本發(fā)明涉及穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)，具體地，涉及一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置及實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著航空宇航科學(xué)與技術(shù)的不斷發(fā)展，高性能、高機(jī)動(dòng)性發(fā)動(dòng)機(jī)研制需求被提出，然而部分固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了不穩(wěn)定燃燒的問題，通常不穩(wěn)定燃燒表現(xiàn)為壓強(qiáng)漂移、脈沖觸發(fā)、極限環(huán)振蕩。而對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)高能固體推進(jìn)劑，其在不同工作壓強(qiáng)條件下的燃燒特性又表現(xiàn)出顯著差異，如火焰高度、火焰形狀、燃面退移速率、釋熱率等，上述特性參數(shù)又反過來進(jìn)一步影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定性。當(dāng)前，固體推進(jìn)劑燃燒實(shí)驗(yàn)主要在特定工作壓強(qiáng)下開展，然而現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置尚存在內(nèi)部壓強(qiáng)隨固體推進(jìn)劑燃燒釋放氣體增壓，無法精準(zhǔn)、高效動(dòng)態(tài)調(diào)整釋放超壓氣體的問題，誘發(fā)內(nèi)部環(huán)境壓強(qiáng)與預(yù)設(shè)目標(biāo)壓強(qiáng)出現(xiàn)差異，導(dǎo)致測(cè)試獲取的固體推進(jìn)劑燃燒特性數(shù)據(jù)與預(yù)期不匹配。由于上述不匹配，使得部分固體推進(jìn)劑雖然開展了特定工作壓強(qiáng)下燃燒穩(wěn)定性試驗(yàn)評(píng)估，但在部分火箭發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)中仍然出現(xiàn)不同程度的不穩(wěn)定燃燒問題，實(shí)驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用的一致性存在差異。基于固體推進(jìn)劑恒壓實(shí)驗(yàn)中存在的環(huán)境壓強(qiáng)精確控制技術(shù)問題，尚未有相關(guān)的解決方案；因此迫切需要尋求有效方案以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置及實(shí)驗(yàn)方法，解決現(xiàn)有穩(wěn)壓條件下固體推進(jìn)劑燃燒特性測(cè)試環(huán)境壓強(qiáng)控制精度低的技術(shù)問題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工安裝、維護(hù)成本低，可根據(jù)測(cè)試任務(wù)需求定制設(shè)計(jì)，解決了傳統(tǒng)穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)中精確控制環(huán)境壓強(qiáng)的難題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供了一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置，包括液壓控制器、液壓執(zhí)行器、壓緊片、壓緊彈簧、閥珠帽、閥珠、噴管、安裝架、高壓室、壓強(qiáng)傳感器以及管路接口；所述高壓室兩側(cè)設(shè)有所述壓強(qiáng)傳感器和所述管路接口，所述高壓室頂部設(shè)有所述噴管和設(shè)置在所述噴管外部的所述安裝架，所述安裝架的頂部設(shè)有所述液壓執(zhí)行器，所述液壓執(zhí)行器與所述液壓控制器電性連接；所述液壓執(zhí)行器的下方依次安裝有所述壓緊片、所述壓緊彈簧，所述壓緊彈簧的底部套設(shè)在所述閥珠帽頂部；所述閥珠安裝在所述閥珠帽與所述噴管之間。

4、進(jìn)一步的，所述高壓室為中空?qǐng)A柱體，包括高壓室主腔室和設(shè)置在所述高壓室主腔室頂部中心位置處的高壓室頂部基座；所述所述高壓室主腔室的兩側(cè)壁上分別設(shè)有所述壓強(qiáng)傳感器和所述管路接口，所述高壓室頂部基座為中空凸臺(tái)式形狀，與所述噴管配合安裝。

5、進(jìn)一步的，所述噴管主體為經(jīng)典拉瓦爾噴管構(gòu)型，包括t型的噴管基座，所述噴管基座與所述高壓室頂部基座配合安裝；所述噴管的內(nèi)部構(gòu)型包括半球型的噴管擴(kuò)張段，圓柱形的噴管喉部以及錐形的噴管收斂段，所述噴管收斂段與所述閥珠配合安裝。

6、進(jìn)一步的，所述閥珠帽的形狀為倒t型，包括閥珠帽球頂，閥珠帽基臺(tái)以及設(shè)置在所述閥珠帽基臺(tái)上部的閥珠帽閥桿；所述閥珠帽閥桿的上方套設(shè)所述壓緊彈簧，所述閥珠帽球頂與所述閥珠配合安裝，所述閥珠帽基臺(tái)的直徑與所述壓緊片的外徑相同。

7、進(jìn)一步的，所述液壓執(zhí)行器包括液壓執(zhí)行器主體，設(shè)置在所述液壓執(zhí)行器主體下方的液壓軸以及設(shè)置在所述液壓執(zhí)行器主體上方的線路；所述液壓執(zhí)行器主體固定安裝在所述安裝架上，所述液壓軸與所述壓緊片配合安裝，所述液壓執(zhí)行器通過所述線路與所述液壓控制器連接。

8、進(jìn)一步的，所述安裝架為中空桁架結(jié)構(gòu)，包括頂部的安裝架平臺(tái)，設(shè)置在所述安裝架平臺(tái)底部的多個(gè)安裝架支腿，設(shè)置在所述安裝架支腿上的多條均勻加工的安裝架標(biāo)尺線，多個(gè)周期性均勻分布的安裝架排氣槽，底部的安裝架基臺(tái)以及設(shè)置在所述安裝架基臺(tái)內(nèi)部的安裝架基槽；所述安裝架基槽呈階梯凹腔構(gòu)型，分別與所述閥珠帽、所述高壓室頂部基座配合安裝，所述安裝架平臺(tái)與所述液壓執(zhí)行器主體配合安裝，所述安裝架內(nèi)裝配有所述壓緊片、所述壓緊彈簧、所述閥珠帽、所述閥珠以及所述噴管。

9、進(jìn)一步的，所述壓緊片為薄片式圓柱體，所述壓緊片材質(zhì)為45號(hào)鋼，所述壓緊片的底部與所述壓緊彈簧配合安裝。

10、本發(fā)明還提供了一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟：

11、s1.閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作；

12、s2.閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程。

13、進(jìn)一步的，所述s1包括以下步驟：

14、s11.根據(jù)目標(biāo)實(shí)驗(yàn)壓強(qiáng)工作區(qū)間，配套設(shè)計(jì)壓緊片、壓緊彈簧、閥珠帽、閥珠、噴管、安裝架和高壓室，選擇適當(dāng)量程的壓強(qiáng)傳感器、液壓執(zhí)行器和液壓控制器；

15、s12.將s11中的各組件按照閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置進(jìn)行裝配，組成閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置；

16、s13.檢查閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置各組件裝配的合理性，閥珠、閥珠帽、噴管之間的貼合度及氣密性以及壓緊彈簧壓縮推動(dòng)閥珠帽運(yùn)動(dòng)的可靠性；

17、s14.啟動(dòng)液壓執(zhí)行器，通過液壓控制器控制液壓軸與壓緊片位置，經(jīng)管路接口向高壓室內(nèi)充入高壓氣源，記錄壓強(qiáng)傳感器的壓強(qiáng)-時(shí)間曲線；

18、s15.若閥珠與噴管之間出現(xiàn)漏氣或壓強(qiáng)無法穩(wěn)定在某一預(yù)期數(shù)值，則重復(fù)s11～s14步驟，直至閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置內(nèi)部壓強(qiáng)穩(wěn)定在某一預(yù)期數(shù)值且不出現(xiàn)漏氣為止。

19、進(jìn)一步的，所述s2包括以下步驟：

20、s21.調(diào)整液壓軸的運(yùn)動(dòng)行程x，運(yùn)動(dòng)行程對(duì)應(yīng)數(shù)值由安裝架標(biāo)尺線確定，構(gòu)建出液壓軸的運(yùn)動(dòng)行程x與高壓室內(nèi)的穩(wěn)態(tài)壓強(qiáng)p之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

21、s22.檢查并清理閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、歸檔，完成閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

22、采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

23、本發(fā)明提供了一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置及實(shí)驗(yàn)方法，基于模塊化設(shè)計(jì)思維，通過設(shè)計(jì)球形閥珠尺寸與閥珠帽、噴管構(gòu)型，可按實(shí)驗(yàn)需求構(gòu)建0～20mpa寬壓強(qiáng)域穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)環(huán)境壓強(qiáng)與預(yù)期實(shí)驗(yàn)任務(wù)相匹配，為進(jìn)一步開展特定壓強(qiáng)環(huán)境下固體推進(jìn)劑燃燒特性測(cè)試提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)；采用一套液壓執(zhí)行器、閥珠及附屬裝置，實(shí)現(xiàn)高精度壓強(qiáng)動(dòng)態(tài)調(diào)控目標(biāo)，成本低且有效降低系統(tǒng)復(fù)雜程度；通過控制液壓執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)規(guī)律，量化液壓軸運(yùn)動(dòng)行程與壓強(qiáng)對(duì)應(yīng)關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置內(nèi)壓強(qiáng)的預(yù)先調(diào)控及精準(zhǔn)調(diào)控，提升了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性、安全性及可靠性；本發(fā)明提出的一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置及實(shí)驗(yàn)方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工安裝、維護(hù)成本低，可根據(jù)測(cè)試任務(wù)需求定制設(shè)計(jì)，解決了傳統(tǒng)穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)中精確控制環(huán)境壓強(qiáng)的難題。

技術(shù)特征：

1.一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，包括液壓控制器、液壓執(zhí)行器、壓緊片、壓緊彈簧、閥珠帽、閥珠、噴管、安裝架、高壓室、壓強(qiáng)傳感器以及管路接口；所述高壓室兩側(cè)設(shè)有所述壓強(qiáng)傳感器和所述管路接口，所述高壓室頂部設(shè)有所述噴管和設(shè)置在所述噴管外部的所述安裝架，所述安裝架的頂部設(shè)有所述液壓執(zhí)行器，所述液壓執(zhí)行器與所述液壓控制器電性連接；所述液壓執(zhí)行器的下方依次安裝有所述壓緊片、所述壓緊彈簧，所述壓緊彈簧的底部套設(shè)在所述閥珠帽頂部；所述閥珠安裝在所述閥珠帽與所述噴管之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述高壓室為中空?qǐng)A柱體，包括高壓室主腔室和設(shè)置在所述高壓室主腔室頂部中心位置處的高壓室頂部基座；所述所述高壓室主腔室的兩側(cè)壁上分別設(shè)有所述壓強(qiáng)傳感器和所述管路接口，所述高壓室頂部基座為中空凸臺(tái)式形狀，與所述噴管配合安裝。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述噴管主體為經(jīng)典拉瓦爾噴管構(gòu)型，包括t型的噴管基座，所述噴管基座與所述高壓室頂部基座配合安裝；所述噴管的內(nèi)部構(gòu)型包括半球型的噴管擴(kuò)張段，圓柱形的噴管喉部以及錐形的噴管收斂段，所述噴管收斂段與所述閥珠配合安裝。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述閥珠帽的形狀為倒t型，包括閥珠帽球頂，閥珠帽基臺(tái)以及設(shè)置在所述閥珠帽基臺(tái)上部的閥珠帽閥桿；所述閥珠帽閥桿的上方套設(shè)所述壓緊彈簧，所述閥珠帽球頂與所述閥珠配合安裝，所述閥珠帽基臺(tái)的直徑與所述壓緊片的外徑相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述液壓執(zhí)行器包括液壓執(zhí)行器主體，設(shè)置在所述液壓執(zhí)行器主體下方的液壓軸以及設(shè)置在所述液壓執(zhí)行器主體上方的線路；所述液壓執(zhí)行器主體固定安裝在所述安裝架上，所述液壓軸與所述壓緊片配合安裝，所述液壓執(zhí)行器通過所述線路與所述液壓控制器連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述安裝架為中空桁架結(jié)構(gòu)，包括頂部的安裝架平臺(tái)，設(shè)置在所述安裝架平臺(tái)底部的多個(gè)安裝架支腿，設(shè)置在所述安裝架支腿上的多條均勻加工的安裝架標(biāo)尺線，多個(gè)周期性均勻分布的安裝架排氣槽，底部的安裝架基臺(tái)以及設(shè)置在所述安裝架基臺(tái)內(nèi)部的安裝架基槽；所述安裝架基槽呈階梯凹腔構(gòu)型，分別與所述閥珠帽、所述高壓室頂部基座配合安裝，所述安裝架平臺(tái)與所述液壓執(zhí)行器主體配合安裝，所述安裝架內(nèi)裝配有所述壓緊片、所述壓緊彈簧、所述閥珠帽、所述閥珠以及所述噴管。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述壓緊片為薄片式圓柱體，所述壓緊片材質(zhì)為45號(hào)鋼，所述壓緊片的底部與所述壓緊彈簧配合安裝。

8.一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述s1包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述s2包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域的一種閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置及實(shí)驗(yàn)方法，該閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置包括液壓控制器、液壓執(zhí)行器、壓緊片、壓緊彈簧、閥珠帽、閥珠、噴管、安裝架、高壓室、壓強(qiáng)傳感器以及管路接口；高壓室兩側(cè)設(shè)有壓強(qiáng)傳感器和管路接口，高壓室頂部設(shè)有噴管和安裝架，安裝架的頂部設(shè)有液壓執(zhí)行器，液壓執(zhí)行器與液壓控制器電性連接；液壓執(zhí)行器的下方依次安裝有壓緊片、壓緊彈簧，壓緊彈簧的底部套設(shè)在閥珠帽頂部；閥珠安裝在閥珠帽與噴管之間。該閥珠式氣動(dòng)閥門穩(wěn)壓裝置及實(shí)驗(yàn)方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工安裝、維護(hù)成本低。

技術(shù)研發(fā)人員：席運(yùn)志,高經(jīng)緯,夏軍,樊寶星,武澤平,楊利軍,張博倫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6