一種用于固體推進(jìn)劑燃速的測試裝置及測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于固體推進(jìn)劑燃速的測試裝置及測試方法，測試裝置包括點(diǎn)火器、氣缸、活塞、燃燒器、噴管,燃燒器為一端開口的圓筒形,噴管固定在燃燒器側(cè)壁上,氣缸安裝在燃燒器外側(cè),活塞桿的一端穿過燃燒器側(cè)壁上凸臺孔與燃燒器內(nèi)噴管端部相對；點(diǎn)火器安裝在燃燒器的外部,兩個點(diǎn)火藥包分別放置在燃燒器內(nèi)和氣缸內(nèi),兩個點(diǎn)火藥包分別與點(diǎn)火器連接,燃燒器端蓋上安裝有安全膜和壓力傳感器。當(dāng)點(diǎn)火藥包點(diǎn)燃推進(jìn)劑燃燒一定時間后，氣缸活塞的一端將噴管端封閉，并進(jìn)行測試。在測試得到燃燒器壓強(qiáng)～時間數(shù)據(jù)，利用數(shù)值計算方法，求解出燃速～時間曲線，由實(shí)驗(yàn)獲得的壓強(qiáng)～時間曲線數(shù)據(jù)即可獲得較寬壓強(qiáng)范圍內(nèi)的燃速～壓強(qiáng)數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系。
【專利說明】一種用于固體推進(jìn)劑燃速的測試裝置及測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于固體火箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種用于固體 推進(jìn)劑燃速的測試裝置及測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 測試固體推進(jìn)劑燃速主要是獲得不同壓強(qiáng)對應(yīng)的推進(jìn)劑燃速。目前測試固體推進(jìn) 劑燃速的方法包括標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)法、藥條法、超聲法、靶線法和密閉燃燒器法（固體火箭發(fā)動 機(jī)原理，國防工業(yè)出版社，2013年）。其中，密閉燃燒器法可通過一次實(shí)驗(yàn)獲得較寬壓強(qiáng)范 圍內(nèi)推進(jìn)劑燃速數(shù)據(jù)，其它方法則需要通過多次實(shí)驗(yàn)來測試給定壓強(qiáng)范圍內(nèi)的燃速。文獻(xiàn) "密閉燃燒器法的實(shí)驗(yàn)研究"（西北工業(yè)大學(xué)碩士論文，2003年3月）中，對利用密閉燃燒 器測定固體推進(jìn)劑燃速的方法進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究，在其文中提出密閉燃燒器法的主要問 題包括：（1)在實(shí)驗(yàn)前需要對密閉燃燒器的初始容積進(jìn)行精確測試；(2)由于存在各種熱損 失，需要對燃燒溫度進(jìn)行修正；（3)推進(jìn)劑燃燒后，燃?xì)鈺⑻幱诃h(huán)境溫度的燃燒器殼體和 內(nèi)部氣體進(jìn)行加熱，在推進(jìn)劑燃燒的初期，燃?xì)馍闪亢苄。@不僅會產(chǎn)生很高比例的溫度 損失、而且這一損失還難以準(zhǔn)確計算，因此該方法在低壓下即燃燒初期，燃速測試的準(zhǔn)確 性較低；(4)需要對推進(jìn)劑試件全部尺寸進(jìn)行精確測試，由于試件尺寸小，測試精度要求較 商。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種用于固體推進(jìn)劑燃速的測試裝置 及測試方法。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：固體推進(jìn)劑燃速的測試裝置包括 點(diǎn)火器、氣缸、活塞、安全膜、壓力傳感器、點(diǎn)火藥包A、燃燒器、點(diǎn)火藥包B、噴管，所述燃燒 器為一端開口的圓筒形結(jié)構(gòu)，噴管固定在燃燒器側(cè)壁上部，與噴管相對的燃燒器側(cè)壁上有 凸臺孔，氣缸固定在燃燒器外側(cè)，活塞桿的一端穿過燃燒器上凸臺孔與燃燒器內(nèi)噴管端部 相對，且氣缸、活塞與噴管位于同一軸線上，點(diǎn)火器位于燃燒器的外部，點(diǎn)火藥包B放置 在燃燒器內(nèi)，點(diǎn)火藥包A放置在氣缸內(nèi)活塞前面，兩個點(diǎn)火藥包分別與點(diǎn)火器連接，燃燒 器端蓋與燃燒器開口端凸緣通過螺栓固連，燃燒器端蓋上安裝有安全膜和壓力傳感器。
[0005] -種采用所述燃速測試裝置進(jìn)行固體推進(jìn)劑燃速測試的方法，其特征在于包括 以下步驟：
[0006] 步驟1.確定固體推進(jìn)劑形狀和尺寸，將固體推進(jìn)劑一端面和側(cè)面進(jìn)行包覆，在燃 燒器與氣缸內(nèi)分別放置點(diǎn)火藥包B和點(diǎn)火藥包A ;點(diǎn)火器的兩路點(diǎn)火電流均為6A ;
[0007] 步驟2.啟動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過壓力傳感器記錄燃燒器內(nèi)的壓強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 同步記錄點(diǎn)火器點(diǎn)燃第2路點(diǎn)火藥包A的點(diǎn)火信號；
[0008] 步驟3.實(shí)驗(yàn)時點(diǎn)火器發(fā)出第1路點(diǎn)火信號將點(diǎn)火藥包B點(diǎn)燃，點(diǎn)火藥包B點(diǎn)燃固 體推進(jìn)劑，燃?xì)鈴膰姽芘懦觯紵鲀?nèi)壓強(qiáng)逐漸達(dá)到平衡值；
[0009] 步驟4.當(dāng)燃燒器內(nèi)壓強(qiáng)平穩(wěn)后，點(diǎn)火器發(fā)出第2路點(diǎn)火信號，點(diǎn)火藥包A點(diǎn)燃， 點(diǎn)火藥包A產(chǎn)生高壓燃?xì)馔苿託飧變?nèi)活塞運(yùn)動，活塞的前端面與燃燒器內(nèi)噴管出口接觸封 閉，燃燒器內(nèi)壓強(qiáng)上升，推進(jìn)劑燃燒完畢，實(shí)驗(yàn)結(jié)束；
[0010] 步驟5?數(shù)據(jù)處理；
[0011] (1)在測試得到的燃燒器壓強(qiáng)?時間數(shù)據(jù)曲線上，分別讀取點(diǎn)火藥包A點(diǎn)燃前和 點(diǎn)燃后對應(yīng)的推進(jìn)劑燃燒時間h和t 2 ;
[0012] (2)燃燒器的壓強(qiáng)、推進(jìn)劑燃速和推進(jìn)劑藥柱高度需滿足以下關(guān)系式：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于固體推進(jìn)劑燃速的測試裝置，其特征在于：包括點(diǎn)火器、氣缸、活塞、安全 膜、壓力傳感器、點(diǎn)火藥包A、燃燒器、點(diǎn)火藥包B、噴管，所述燃燒器為一端開口的圓筒形結(jié) 構(gòu)，噴管固定在燃燒器側(cè)壁上部，與噴管相對的燃燒器側(cè)壁上有凸臺孔，氣缸固定在燃燒 器外側(cè)，活塞桿的一端穿過燃燒器上凸臺孔與燃燒器內(nèi)噴管端部相對，且氣缸、活塞與噴 管位于同一軸線上，點(diǎn)火器位于燃燒器的外部，點(diǎn)火藥包B放置在燃燒器內(nèi)，點(diǎn)火藥包A 放置在氣缸內(nèi)活塞前面，兩個點(diǎn)火藥包分別與點(diǎn)火器連接，燃燒器端蓋與燃燒器開口端凸 緣通過螺栓固連，燃燒器端蓋上安裝有安全膜和壓力傳感器。
2. -種采用權(quán)利要求1所述的燃速測試裝置進(jìn)行固體推進(jìn)劑燃速測試的方法，其特征 在于包括以下步驟： 步驟1.確定固體推進(jìn)劑形狀和尺寸，將固體推進(jìn)劑一端面和側(cè)面進(jìn)行包覆，在燃燒器 與氣缸內(nèi)分別放置點(diǎn)火藥包B和點(diǎn)火藥包A ;點(diǎn)火器的兩路點(diǎn)火電流均為6A ; 步驟2.啟動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過壓力傳感器記錄燃燒器內(nèi)的壓強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同步 記錄點(diǎn)火器點(diǎn)燃第2路點(diǎn)火藥包A的點(diǎn)火信號； 步驟3.實(shí)驗(yàn)時點(diǎn)火器發(fā)出第1路點(diǎn)火信號將點(diǎn)火藥包B點(diǎn)燃，點(diǎn)火藥包B點(diǎn)燃固體推 進(jìn)劑，燃?xì)鈴膰姽芘懦?，燃燒器?nèi)壓強(qiáng)逐漸達(dá)到平衡值； 步驟4.當(dāng)燃燒器內(nèi)壓強(qiáng)平穩(wěn)后，點(diǎn)火器發(fā)出第2路點(diǎn)火信號，點(diǎn)火藥包A點(diǎn)燃，點(diǎn)火藥 包A產(chǎn)生高壓燃?xì)馔苿託飧變?nèi)活塞運(yùn)動，活塞的前端面與燃燒器內(nèi)噴管出口接觸封閉，燃 燒器內(nèi)壓強(qiáng)上升，推進(jìn)劑燃燒完畢，實(shí)驗(yàn)結(jié)束； 步驟5.數(shù)據(jù)處理； (1) 在測試得到的燃燒器壓強(qiáng)?時間數(shù)據(jù)曲線上，分別讀取點(diǎn)火藥包A點(diǎn)燃前和點(diǎn)燃 后對應(yīng)的推進(jìn)劑燃燒時間h和t2 ; (2) 燃燒器的壓強(qiáng)、推進(jìn)劑燃速和推進(jìn)劑藥柱高度需滿足以下關(guān)系式：
式中：r為推進(jìn)劑燃速，P為燃燒器壓強(qiáng)，t為時間，P p為推進(jìn)劑密度，Rg為燃?xì)獾臍怏w 常數(shù)，T為燃?xì)鉁囟?，L為推進(jìn)劑藥柱的高度； (3) 利用數(shù)值計算方法，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得的壓強(qiáng)?時間曲線，編寫計算程序，通過公 式⑴和公式（2)求解出燃速?時間曲線，由實(shí)驗(yàn)獲得的壓強(qiáng)?時間曲線即可得到燃速? 壓強(qiáng)曲線。
【文檔編號】G01N31/12GK104374865SQ201410647522
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】呂翔, 劉佩進(jìn), 何國強(qiáng), 陳劍, 魏祥庚 申請人:西北工業(yè)大學(xué)