[發明專利]一種用于固體火箭發動機燃面退移監測的光纖光柵陣列

在審

• 申請號: 202211238377.1
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115539253A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 沈林
• 申請（專利權）人: 衡陽開拓光電科技有限公司
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96;G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于固體火箭發動機燃面退移監測的光纖光柵陣列，涉及光纖光柵技術領域，該用于固體火箭發動機燃面退移監測的光纖光柵陣列包括光纖光柵，所述光纖光柵通過光纖纖芯內鍺離子和外界入射光子互相作用的方法在纖芯中形成相位光柵，在所述光柵的一端發射光信號，會在這個端口輸出反射信號，在另一個端口上輸出透射信號。該用于固體火箭發動機燃面退移監測的光纖光柵陣列，相比現有的間接式測量方法，本發明充分發揮了光纖光柵傳感器結構簡單易集成的優點，通過創造性的錯位并纖、矩陣式編織和螺旋式布置，可以實現固體火箭發動機燃面推移的直接精確測量，為發動機內彈道的設計提供了有力的數據支撐。

技術領域

本發明涉及光纖光柵技術領域，具體為一種用于固體火箭發動機燃面退移監測的光纖光柵陣列。

背景技術

固體火箭發動機是一種使用固體推進劑作為動力源的化學火箭發動機，廣泛用于各類火箭和導彈、航天航空、氣象觀測等領域。固體推進劑作為固定火箭發動機的重要組成部分，其退移過程直接影響發動機內彈道性能參數的預測精度。因此，實現固體推進劑燃面退移過程的定量化測量，可以有效提高發動機內彈道的預測精度，對發動機的設計有著極大的現實意義和使用價值。

然而，隨著對燃面退移過程定量化測量計算精度要求的提高，傳統用于燃面退移過程定量化測量方法的計算機模擬仿真，由于無法模擬固體火箭發動機燃燒時發動機的真實燃燒狀態，導致數據的可信度不高，使得計算機模擬仿真的方法已經不能滿足當前固定火箭發動機的測試需求。此外，用于燃面退移過程定量化測量方法的另一傳統方法是發動機的實際測試，然而傳統的發動機實際測試大多采用經典理論，設置一定的溫度與壓強，在此條件下獲得已知長度的固體推進劑藥條的燃燒時間，通過長度除以時間求出燃面退移過程中推進劑的燃燒速度，但是該方法只能反映固體推進劑局部區域燃速的變化情況，無法表征整個燃面的變化情況，而且發動機實際測試法對原材料的消耗很大，測試的周期較長，存在測試精度低、試驗成本高的缺點；鑒于此，我們提出了一種用于固體火箭發動機燃面退移監測的光纖光柵陣列。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種用于固體火箭發動機燃面退移監測的光纖光柵陣列，解決了上述背景技術提到的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種用于固體火箭發動機燃面退移監測的光纖光柵陣列，包括光纖光柵，所述光纖光柵通過光纖纖芯內鍺離子和外界入射光子互相作用的方法在纖芯中形成相位光柵，在所述光柵的一端發射光信號，會在這個端口輸出反射信號，在另一個端口上輸出透射信號。

可選的，所述發射光信號的寬帶光通過FGB時，反射的知識某波長的光，該波長成為Bragg波長或FBG的中心波長，所述FBG的中心波長的表達式如下：

λ_B＝2n_effΛ。

可選的，所述表達式中n_eff為有效折射率，Λ為光柵周期。

一種如上述的用于固體火箭發動機燃面退移監測的光纖光柵陣列的監測方法，所述監測方法包括以下步驟：

S1、對光纖光柵進行了高密度并聯處理，采用多柵并聯的方式進行光纖光柵分布，并在光纖光柵上涂刷紫外固化軟膠，對光纖光柵進行固化，同一個軸向上的高密度分布；

S2、對光纖光柵的布置方式進行了矩陣化設計，通過檢測橫、縱位置的光纖熔斷情況，得到準確燃面變化情況；

S3、對光柵的布置方式進行螺旋狀針對性設計，針對性設計采用螺旋式安裝的方式。

可選的，所述S1進一步的包括：其中光纖光柵的柵區長度約10mm，相鄰間隔不小于20mm。