[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于測(cè)量復(fù)合推進(jìn)劑壓力耦合響應(yīng)函數(shù)的脈沖觸發(fā)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110562567.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113153579B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍偉;溫奇;徐博;宋岸忱;王茹瑤;王寧飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F02K9/96
• 分類(lèi)號(hào): F02K9/96;F02K9/32;F02K9/24
• 代理公司: 北京正陽(yáng)理工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量復(fù)合推進(jìn)劑壓力耦合響應(yīng)函數(shù)的脈沖觸發(fā)器，屬于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。脈沖觸發(fā)器采用每段推進(jìn)劑單獨(dú)配套藥筒、推進(jìn)劑在藥筒內(nèi)貼壁澆注、藥筒之間螺紋連接的裝藥形式，遵循脈沖藥盒盛裝脈沖藥并在藥筒間螺紋連接之前安放其中、最后藥筒蓋和藥筒螺釘連接的設(shè)計(jì)方式，在裝藥時(shí)，每段推進(jìn)劑貼壁澆注在其單獨(dú)配套的藥筒內(nèi)形成整體、沒(méi)有縫隙，藥筒與藥筒螺紋連接、藥筒與藥筒蓋螺釘連接且都安裝有密封圈，密封性良好，連接之前將脈沖藥盒安放于藥筒與藥筒、藥筒與藥筒蓋的空腔位置使得脈沖源與推進(jìn)劑整合為一體，推進(jìn)劑的藥量可以控制脈沖激勵(lì)的時(shí)序，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量復(fù)合推進(jìn)劑壓力耦合響應(yīng)函數(shù)的脈沖觸發(fā)器，尤其涉及一種通過(guò)T型燃燒器測(cè)定固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)不穩(wěn)定燃燒壓力耦合響應(yīng)函數(shù)所使用的脈沖觸發(fā)器，屬于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著航天運(yùn)載火箭技術(shù)的發(fā)展，特別是對(duì)大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)需求的不斷提高，眾多運(yùn)載火箭采用了大長(zhǎng)徑比、高裝填、高能推進(jìn)劑的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。此類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的共同特點(diǎn)是，容易在流場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生流動(dòng)不穩(wěn)定性，而且發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒穩(wěn)定性隨工作時(shí)間不斷變差，在工作末期極易出現(xiàn)不穩(wěn)定燃燒現(xiàn)象。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)不穩(wěn)定燃燒又稱(chēng)為燃燒不穩(wěn)定或振蕩燃燒，是發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中經(jīng)常遇到的棘手問(wèn)題之一，其基本特征是燃燒室壓力、燃速以發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)聲腔固有頻率作周期或近似周期性的變化。不穩(wěn)定燃燒現(xiàn)象將會(huì)引起內(nèi)彈道曲線(xiàn)異常，燃燒室內(nèi)的壓力振蕩與發(fā)動(dòng)機(jī)殼體耦合，會(huì)導(dǎo)致火箭的制導(dǎo)系統(tǒng)受到干擾，如果壓力振蕩幅值持續(xù)增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸，導(dǎo)致災(zāi)難性后果。傳統(tǒng)的理論知識(shí)與工程方法難以消除此類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的不穩(wěn)定燃燒現(xiàn)象，因此，只能針對(duì)復(fù)合推進(jìn)劑壓力耦合響應(yīng)等關(guān)鍵增益機(jī)理開(kāi)展深入研究。

壓力耦合響應(yīng)函數(shù)，是固體推進(jìn)劑燃燒穩(wěn)定性的一個(gè)特征量，也是預(yù)估固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒穩(wěn)定性的重要參數(shù)。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，科研人員一直在研究燃燒響應(yīng)理論，逐步弄清了一些不穩(wěn)定燃燒的機(jī)理。但是，由于壓力耦合響應(yīng)函數(shù)是頻率、推進(jìn)劑組份、燃燒室平均壓力等的函數(shù)，現(xiàn)有的理論無(wú)法準(zhǔn)確的確定推進(jìn)劑壓力耦合響應(yīng)函數(shù)，只能通過(guò)試驗(yàn)獲得所需數(shù)據(jù)。通過(guò)幾十年的研究，現(xiàn)已發(fā)展了多種測(cè)定壓力耦合響應(yīng)函數(shù)的方法，其中比較成熟且廣泛采用的方法是T型燃燒器脈沖法。

利用T型燃燒器脈沖法測(cè)定壓力耦合響應(yīng)函數(shù)，實(shí)質(zhì)上就是為T(mén)型燃燒器安裝一個(gè)含兩次脈沖的脈沖觸發(fā)器。T型燃燒器脈沖法的工作原理是，在試件的燃燒過(guò)程中和燃燒剛剛結(jié)束時(shí)，各施加一次脈沖。由于試件增益小于阻尼，兩次脈沖所激發(fā)的振蕩均按指數(shù)規(guī)律衰減。第一次脈沖的衰減常數(shù)包含有燃面增益和聲腔的阻尼，第二次脈沖只含有阻尼。如果假定燃燒期和燃燒結(jié)束后瞬間的阻尼是相同的，則燃面的增益系數(shù)可以通過(guò)兩次脈沖的衰減常數(shù)計(jì)算出。因此，脈沖觸發(fā)器的兩次脈沖激勵(lì)關(guān)鍵且重要。

目前，現(xiàn)有的與T型燃燒器配套工作的脈沖觸發(fā)器，主要為外加的脈沖觸發(fā)激勵(lì)裝置，存在系統(tǒng)復(fù)雜、操作繁瑣、可靠度低等問(wèn)題。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)“一種用于測(cè)定固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定性的脈沖發(fā)生器”(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01910034135.2)提出了一種脈沖發(fā)生器,其采用藥量調(diào)節(jié)脈沖大小、推進(jìn)劑控制時(shí)序、將脈沖源與推進(jìn)劑整合一體安置在T型燃燒器內(nèi)部的設(shè)計(jì)方式，消除了常用的外加脈沖觸發(fā)激勵(lì)裝置系統(tǒng)復(fù)雜、可靠度低的缺陷，簡(jiǎn)化了整體結(jié)構(gòu)。

但是，該脈沖發(fā)生器及其結(jié)構(gòu)，是通過(guò)將黑火藥直接埋放在T型燃燒器推進(jìn)劑中以此產(chǎn)生脈沖激勵(lì)，該技術(shù)手段存在塑料包裹推進(jìn)劑和黑火藥激勵(lì)源、推進(jìn)劑裝藥與T型燃燒器密封不嚴(yán)、高溫燃?xì)鈴膬烧呖p隙中侵入提前點(diǎn)燃黑火藥產(chǎn)生脈沖激勵(lì)而且增大推進(jìn)劑燃燒面積、超出設(shè)計(jì)使得脈沖時(shí)序失效、T型燃燒器內(nèi)壓力猛增等一系列問(wèn)題和不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的塑料包裹推進(jìn)劑和黑火藥激勵(lì)源、推進(jìn)劑裝藥與T型燃燒器密封不嚴(yán)，導(dǎo)致裝藥躥火、脈沖時(shí)序失效和T型燃燒器內(nèi)壓力猛增等問(wèn)題和不足，提出一種新的脈沖觸發(fā)器，用于通過(guò)T型燃燒器脈沖法研究固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象。