[發明專利]一種材料著火點試驗考核裝置及考核方法

有效

• 申請號: 202011051851.0
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112083039B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 趙劍;李娟;張晟;秦紅強;李鵬飛;陳園飛;楊永紅
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: G01N25/50
• 分類號: G01N25/50;G01N31/12
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 屠沛

本發明提供一種材料著火點試驗考核裝置及考核方法，解決目前材料溫度性能數據有限，并且現有的金屬點燃試驗無法提供高溫高壓富氧條件，使得材料著火點難以得到驗證的問題。一種材料著火點試驗考核裝置，包括依次連通的燃氣發生器、水冷段、試片夾持段、監測段以及工藝噴管；燃氣發生器用于為待考核試片提供高溫高壓的富氧燃氣；水冷段的大于等于600mm，用于提升燃氣的均勻性；水冷段和監測段上均設置有溫度傳感器和壓力傳感器，用于監測待考核試片前后方的溫度、壓力及壓力波動情況；工藝噴管用于控制所述富氧燃氣的來流壓力；水冷段、試片夾持段、監測段以及工藝噴管均采用高溫合金材質。

技術領域

本發明屬于材料性能試驗考核裝置，具體涉及一種材料著火點試驗考核裝置及考核方法。

背景技術

液體火箭發動機中，某些部件(例如燃氣路結構的各個組件：燃氣管路、渦輪靜子和轉子等)工作在高溫環境中，隨著發動機性能要求的提高(例如：高性能液氧煤油補燃循環發動機)，發動機部件的工作環境也隨之變得更加嚴苛，工作溫度也面臨新的挑戰。

為了適應更為嚴苛的工作環境，提升發動機的性能需建立在研究人員掌握高溫環境下各部件所用材料性能的基礎上，但目前材料的溫度性能數據已無法為新型發動機的研究提供強大的數據支撐，并且現有的金屬點燃試驗無法提供高溫高壓富氧條件，使得材料的著火點難以得到驗證。因此，亟需設計一種新的材料著火點試驗考核裝置，全面考核材料的耐溫極限，檢查其是否滿足相應溫度下工作的要求，確保發動機材料選型的有效性。

發明內容

本發明的目的在于解決目前材料溫度性能數據有限，并且現有的金屬點燃試驗無法提供高溫高壓富氧條件，使得材料著火點難以得到驗證的問題，而提供了一種材料著火點試驗考核裝置及考核方法。

為實現上述目的，本發明所提供的技術解決方案是：

一種材料著火點試驗考核裝置，其特殊之處在于，包括依次連通的燃氣發生器、水冷段、試片夾持段、監測段以及工藝噴管；所述燃氣發生器用于為待考核試片提供高溫高壓的富氧燃氣；所述水冷段的長度大于等于600mm，用于提升燃氣的均勻性，理論上來說，長度越長，燃氣流場越均勻，但是身部越長，固定越麻煩，整個裝置成本會增加，因此長度控制在不低于600mm即可；所述水冷段和監測段上均設置有溫度傳感器和壓力傳感器，用于監測待考核試片前后方的燃氣溫度、壓力及壓力波動情況；所述工藝噴管用于控制所述富氧燃氣的來流壓力，可通過更換不同喉部尺寸的工藝噴管來改變來流壓力；所述水冷段、試片夾持段、監測段以及工藝噴管均采用高溫合金材質。

進一步地，為了考核材料在高溫高壓燃氣沖刷環境中的耐溫極限與性能，所述燃氣發生器提供的富氧燃氣溫度為800K～900K、壓力為12～16MPa、氧含量高于89％、流速為100～500m/s，考核范圍較廣。

優選地，為了進一步提升燃氣的均勻性，所述水冷段包括相互連通的兩節水冷燃氣管；所述水冷燃氣管包括燃氣通道、分別設置在燃氣通道兩端的第一法蘭和第二法蘭，以及設置在燃氣通道側壁上的冷卻工質入口管接頭和冷卻工質出口管接頭，其中，冷卻工質入口管接頭靠近第二法蘭，冷卻工質出口管接頭靠近第一法蘭；在冷卻工質入口管接頭與燃氣通道的連接處設置有冷卻工質入口集液腔，在冷卻工質出口管接頭與燃氣通道的連接處設置有冷卻工質出口集液腔；燃氣通道側壁中設置有沿燃氣通道軸向延伸的多個冷卻通道，所述冷卻通道的一端通過所述冷卻工質入口集液腔與冷卻工質入口管接頭連通，另一端通過所述冷卻工質出口集液腔與冷卻工質出口管接頭連通；所述冷卻工質入口管接頭與冷卻工質入口集液腔的連通部位、所述冷卻工質出口管接頭與冷卻工質出口集液腔的連通部位，均設置有用于過渡連接和均流的柵格結構；所述柵格結構的厚度大于等于5mm。當然，也可只采用一節滿足長度要求的水冷燃氣管。