[發明專利]固體推進劑波動燃燒壓強耦合響應函數測量裝置和方法

有效

• 申請號: 202110758050.6
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113530716B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 高陽;侯凱宇;史曉鳴;李海東;夏鵬;劉陸廣
• 申請（專利權）人: 上海機電工程研究所
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種固體推進劑波動燃燒壓強耦合響應函數測量裝置，其特征在于，包括壓強波動燃燒器、壓強波動系統和測試控制系統；

所述壓強波動燃燒器包括燃燒腔體(2)，所述燃燒腔體(2)頂面安裝有進氣口(7)、出氣口(8)和壓力表(6)，所述燃燒腔體(2)底面安裝有耦合介質(9)，所述耦合介質(9)頂端與固體推進劑(1)緊密接觸，所述耦合介質(9)的底端與超聲波探頭(5)緊密接觸；所述固體推進劑(1)上方安裝有點火裝置(10)，所述燃燒腔體(2)右側面安裝有壓強傳感器(4)；

所述壓強波動系統位于燃燒腔體(2)的左側面，所述壓強波動系統包括活塞(3)、凸輪(11)、凸輪從動件(12)和電機(13)；活塞腔體(14)與燃燒腔體(2)之間通過通氣閥(15)連通，所述電機(13)驅動凸輪(11)旋轉，所述凸輪從動件(12)帶動活塞(3)往復運動；

所述測試控制系統包括脈沖發射接收器(16)、信號采集器(17)和計算機(18)；所述脈沖發射接收器(16)與超聲波探頭(5)連接；所述信號采集器(17)與脈沖發射接收器(16)、壓強傳感器(4)、壓力表(6)連接。

2.一種固體推進劑波動燃燒壓強耦合響應函數測量方法，其特征在于，所述方法應用如權利要求1任一項所述的固體推進劑波動燃燒壓強耦合響應函數測量裝置，所述方法包括如下步驟：

步驟S1：裝配壓強波動燃燒器，安裝固體推進劑(1)并密封；

步驟S2：向燃燒腔體(2)充入氮氣；

步驟S3：設定壓強波動頻率；

步驟S4：點燃固體推進劑(1)，測量腔體穩態壓強與波動壓強測量推進劑穩態燃速與波動燃速計算得到該壓強波動頻率的壓強耦合響應函數值；

其中：R_p為壓強耦合響應函數，f為燃燒腔體(2)壓強波動頻率，F_r和F_p分別是燃速與壓強的傅里葉變換；

步驟S5：保持穩態壓強不變，改變壓強波動頻率f，重復步驟S4，得到多個頻率的壓強耦合響應函數值R_p(f_n)，采用最小二乘法擬合，得到壓強耦合響應函數分布曲線，其中，f_n表示n個壓強波動頻率。

3.根據權利要求2所述的固體推進劑波動燃燒壓強耦合響應函數測量方法，其特征在于，所述步驟S1中安裝固體推進劑(1)前應用游標卡尺精確測量固體推進劑(1)的燃向厚度。

4.根據權利要求2所述的固體推進劑波動燃燒壓強耦合響應函數測量方法，其特征在于，所述步驟S2中穩態壓強穩定后用超聲波探頭(5)發射脈沖信號并接收推進劑燃面和底面的回波信號，計算超聲波在固體推進劑(1)中的渡越時間，根據已知厚度標定固體推進劑(1)在此壓強條件下聲速。

5.根據權利要求2所述的固體推進劑波動燃燒壓強耦合響應函數測量方法，其特征在于，所述步驟S4中固體推進劑(1)點燃后用超聲波探頭(5)發射脈沖信號并接收固體推進劑(1)燃面與底面的回波信號，計算每一時刻超聲波在固體推進劑(1)中的渡越時間，根據事先標定的聲速，計算每一時刻的固體推進劑(1)厚度，建立固體推進劑(1)厚度與時間的對應關系。

6.根據權利要求2所述的固體推進劑波動燃燒壓強耦合響應函數測量方法，其特征在于，所述步驟S4中根據燃燒全過程固體推進劑(1)厚度與時間的對應關系，對時間做微分，得到波動燃速。

7.根據權利要求2所述的固體推進劑波動燃燒壓強耦合響應函數測量方法，其特征在于，所述步驟S4中對波動燃速做低通濾波，得到穩態燃速。

8.根據權利要求2所述的固體推進劑波動燃燒壓強耦合響應函數測量方法，其特征在于，所述步驟S4中用壓力表(6)測量穩態壓強，用壓強傳感器(4)測量波動壓強。