[發明專利]一種測量固體含能燃料點火能的方法

在審

• 申請號: 202210559216.6
• 申請日: 2022-05-22
• 公開（公告）號: CN114837856A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 劉建忠;李澤旭;苑繼飛;何勇;王智化
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種測量固體含能燃料點火能的方法，其特征在于，該方法是基于下述測量裝置而實現的：該裝置包括用于裝載含能燃料的鎢片，以及激光器、聚焦透鏡、抬升裝置和電功率調節模塊；其中，鎢片固定在抬升裝置的頂部，鎢片中心、聚焦透鏡和激光器的出射端沿同一豎直方向依次布置；激光器通過線纜依次連接電功率調節模塊和電源；電功率調節模塊包括電功率測量模塊和功率控制電路，能通過調整激光器的輸入電功率和輸入時間使出射端的激光功率值與點火時間滿足設定要求；

所述測量固體含能燃料點火能的方法，包括以下步驟：

(1)在固定點火時間的前提下，對點火時的激光器輸入電功率值進行逐次調整，以逼近法進行多次點火試驗；最終獲得固體含能燃料點火后能夠自持燃燒時，激光器輸入電功率值的最小數值；

(2)根據擬合換算關系，將得到的輸入電功率值換算為激光器輸出的激光功率值；

(3)根據下述公式計算固體含能燃料的點火能：

E＝Pt

式中：E為激光點火成功時固體含能材料的點火能，單位：J；P為激光器輸出的激光功率值，即施加在固體含能材料表面的激光功率，單位：W；t為點火時間，單位：s。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，以逼近法進行多次點火試驗具體包括：

(1.1)將激光器的點火時間t設為固定值，單位：s；將激光器輸入電功率的初始值設為W₀，單位：瓦；

(1.2)固體含能燃料點火后，通過能否繼續自持燃燒來判定點火是否成功；如停止發射激光后不能自持燃燒則點火失敗，如能自持燃燒則點火成功；

(1.3)如第1次點火成功，則進行第2次點火，輸入電功率設為W₀-m，m為設定的變化差值，根據激光器輸入電功率大小和實驗精度確定；如第2次點火成功，則繼續進行第3次點火，輸入電功率設為W₀-2m；如第2次點火失敗，則進行第3次點火時輸入電功率設為W₀-m/2；以此類推；當輸入電功率的減少值≤2.5瓦時，無論點火成功還是失敗均結束實驗，并以最后一次的輸入電功率數值作為點火能的計算依據；

如第1次點火失敗，則進行第2次點火，輸入電功率設為W₀+m；如第2次點火再失敗，則繼續進行第3次點火，輸入電功率設為W₀+2m；如第2次點火成功，則進行第3次點火時輸入電功率設為W₀+m/2，以此類推；當輸入電功率的增加值≤2.5瓦時，無論點火成功還是失敗均結束實驗，并以最后一次的輸入電功率數值作為點火能的計算依據。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，采用激光功率計對激光器輸出的激光功率進行標定，獲得激光器輸入電功率值與輸出的激光功率值之間的擬合換算關系，其計算方式具體如下式：

y＝a+bx+cx²

式中：x為激光器輸入電功率，y為激光器輸出的激光功率值；針對由不同激光器和聚焦透鏡組成的激光系統，采用激光功率計進行標定獲得常數a、b、c。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光器輸入電功率為100～400瓦，點火時間為100～1000ms；激光聚焦的光斑直徑為1～6mm。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電功率調節模塊還包括控制器，該控制器是內嵌了電功率與時長調控軟件功能模塊的單片機或計算機，能根據電功率值和點火時長的設定要求向功率控制電路發送調整信號。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電功率調節模塊內置于激光器的外殼中；電功率調節模塊還包括內嵌了電功率與時長調控軟件功能模塊的單片機，能根據電功率值和點火時長的設定要求向功率控制電路發送調整信號。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電功率調節模塊還包括人機交互設備，用于輸入預設的電功率值和點火時長；所述人機交互設備是通過有線通信方式實現信號傳遞的觸控液晶屏或顯示器鍵盤組合，或者是通過無線通信方式實現信號傳遞的智能移動終端。