[發明專利]一種發動機內部流場的測量系統及其測量方法

有效

• 申請號: 202010944376.3
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112067308B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 任軍學;袁天楠;張金堯;吳坤隆;胡嘉鑫;湯海濱
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01T1/36
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

1.一種固體火箭發動機內部流場的測量系統，其特征在于，包括：暗室、位于所述暗室內用以固定所述固體火箭發動機的試車臺以及位于所述暗室內的多個γ射線動態收集器；其中，

所述暗室的一個側面具有一個開口；所述固體火箭發動機位于所述暗室內的試車臺上，且所述固體火箭發動機的噴管擴展段由所述開口伸到所述暗室外，所述暗室在所述開口處與所述噴管擴展段緊密貼合；

所述固體火箭發動機的燃燒室內的藥柱為放射性同位素固體推進劑藥柱，用于在被點燃后產生燃氣形成流場，經噴管噴出產生羽流，放射性同位素粒子隨流場流動，釋放γ射線；

各所述γ射線動態收集器位于所述噴管的外側，與所述噴管的軸線等高，且排列方向平行于所述噴管外表面中與所述噴管的軸線等高的外邊緣線，用于收集所述放射性同位素粒子釋放的γ射線，測量所述固體火箭發動機內部流場的動態特性。

2.如權利要求1所述的固體火箭發動機內部流場的測量系統，其特征在于，所述放射性同位素固體推進劑藥柱含有14C。

3.如權利要求1所述的固體火箭發動機內部流場的測量系統，其特征在于，每個所述γ射線動態收集器包括γ射線譜儀和數字信號采集處理器；其中，

所述γ射線譜儀，用于測量放射性同位素粒子的豐度，獲得放射性同位素粒子的譜線數據；

所述數字信號采集處理器，包含多個數據處理模塊以及與所述γ射線譜儀對應的多通道仿真軟件和γ譜分析軟件包，用于對所述γ射線譜儀收集的放射性同位素粒子的豐度和譜線數據進行處理，并將處理后的放射性同位素粒子的豐度和譜線數據與流場測量前放射性同位素固體推進劑藥柱中放射性同位素粒子的豐度和譜線數據進行對比，以定量分析流場探測位置處放射性同位素粒子的含量，繼而生成放射性同位素粒子密度分布云圖，以分析固體火箭發動機內部流場的動態特性。

4.如權利要求1所述的固體火箭發動機內部流場的測量系統，其特征在于，各所述γ射線動態收集器到所述噴管外表面的垂直距離的范圍為5mm～10mm。

5.如權利要求1-4任一項所述的固體火箭發動機內部流場的測量系統，其特征在于，還包括：位于所述暗室與所述噴管擴展段接觸位置的暗室感光保護層；

所述暗室感光保護層，用于保護所述γ射線動態收集器免受所述暗室外的光照和熱量的影響。

6.如權利要求5所述的固體火箭發動機內部流場的測量系統，其特征在于，所述暗室感光保護層包括絕熱層和光照屏蔽層；其中，

所述絕熱層，用于屏蔽所述暗室外的熱量；

所述光照屏蔽層，用于屏蔽所述暗室外的光照。

7.一種如權利要求1-6任一項所述的固體火箭發動機內部流場的測量系統的測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：將固體火箭發動機固定在暗室內的試車臺上；其中，所述暗室的一個側面具有一個開口，所述固體火箭發動機的噴管擴展段由所述開口伸到所述暗室外，所述暗室在所述開口處與所述噴管擴展段緊密貼合；

S2：點燃所述固體火箭發動機的燃燒室內的放射性同位素固體推進劑藥柱，產生燃氣形成流場，經噴管噴出產生羽流，放射性同位素粒子隨流場流動，釋放γ射線；

S3：利用多個γ射線動態收集器收集所述放射性同位素粒子釋放的γ射線，測量所述固體火箭發動機內部流場的動態特性；其中，各所述γ射線動態收集器位于所述暗室內且位于所述噴管的外側，與所述噴管的軸線等高，且排列方向平行于所述噴管外表面中與所述噴管的軸線等高的外邊緣線。