[发明专利]一种固体燃料退移速率测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体燃料退移速率测试装置，属固液混合火箭发动机与测试技术领域，用于固液混合火箭发动机燃料在不同氧化剂流量条件下退移速率测试。

背景技术

近年来，固液混合火箭发动机因其安全可靠，无毒无污染，成本低和可以多次启动以及推力可调等特点而备受研究人员的关注。固液火箭发动机中不含或仅含少量的氧化剂，固体燃料药柱与流过其表面的液态或气态氧化剂发生燃烧，发动机药柱表面的退移速率很低，这会影响发动机的燃烧效率，继而影响发动机性能，提高退移速率成为研制固液发动机的关键。固液火箭发动机药柱能量利用效率与燃烧时组元的耗量比（即氧/燃比）有关，因此预估燃料的退移速率，确定氧/燃比就显得极为重要。

中国专利201110039791.5中公开了一种固体推进剂多靶线准动态燃烧性能测试系统，包括燃烧室及配气单元，测控单元和数据采集处理单元，燃烧室及配气单元包括燃烧室、恒温槽、高压氮气瓶、缓冲氮气瓶、相关阀门管路、氮气增压泵和用以固定被测样品的多靶线药架，多靶线药架一端在燃烧室内有点火线接线柱、地线接线柱和6～10个靶线接线柱；数据采集处理单元用于测控单元各功能块的调度与控制，以及测试数据的分析处理和数据管理。该测试系统可以得出固体推进剂样品在一定压强范围内燃速，燃速压强系数，燃速温度敏感系数。

固体推进剂多靶线准动态燃烧性能测试系统能够很好的接近固体火箭发动机燃烧时的实际情况，得到动态燃速。但是靶线法却不能用来测试燃料的退移速率，因为燃料中不含或仅含少量氧化剂，使用靶线法测试时燃料将置于高浓度氧气的装置内，在这种情况下点燃燃料很可能会发生爆炸等不安全事故。固液发动机中氧化剂是流动的，而靶线法测燃速的氧化剂是静态的，所以靶线法不能用来测量固液发动机燃料的退移速率。

美国专利5107129中介绍了一种光纤固体/混合火箭发动机药柱退移速率测试传感器,固体燃料箱壁或者混合火箭发动机插入捆绑不同长度的光纤束，通过燃料药柱壁扩展到中心孔的边沿。药柱以正常方式燃烧，从中心延伸到外壳外围。在光纤尾部可以看到点火火焰，纤维与火焰相邻。光纤束用来判断退移速率以及点火左边药柱量。一束不同长度的纤维环向包围药柱，然后回到外壳表面，发光二极管定位在每一个纤维的尾部，同时光检测元件在另一边尾部。当光纤和光源一起使用，同时一个光接收元件在尾部，在燃烧的任何阶段，当纤维尾部被药柱点火摧毁时，来自光源的光会回到光感应器用来确立退移速率和药柱余量。

光纤固体/混合火箭发动机药柱退移速率测试传感器能够准确的测试燃料的退移速率，作为感应和传导设备需要采用特殊光纤，以及二极管，光检测元件，这都使得成本大大提高，同时光纤，二极管，光检测元件的使用也会加大系统操作的复杂性和难度，而且环境，温度等因素对光的影响也难以避免，同时燃料燃烧时的高温会使介质受热，光分解都会对测试的准确性产生不良的影响。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，克服火箭发动机燃料退移速率测量困难的问题，本发明提出一种固体燃料退移速率测试装置,采用长方凹槽结构的燃烧室，推进剂制成长方体进行测试；测试装置工作时燃烧室压强，氧化剂流量均可调，通过改变压强、流量得到燃速与压强，氧化剂流量之间的函数关系，可有效地降低测试的复杂性；装置结构简单，成本低，易于加工，操作安全可靠，能较好的测试固液火箭发动机固体燃料退移速率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括进气管、平衡腔、进气板、点火器、燃烧室、卡槽、测压嘴、拉瓦尔喷管，

所述燃烧室为长方凹槽结构，上部有长方形上盖，上盖前、后端有螺孔，点火器位于上盖前部与燃烧室内相连通，测压嘴固定安装在上盖中间部位与燃烧室相通；燃烧室前端部有螺孔，进气管固定在平衡腔前端与燃烧室前端部连接，进气板位于平衡腔与燃烧室之间；拉瓦尔喷管通过喷管套固定在燃烧室后端部；卡槽位于燃烧室内底面中间部位，药柱放置在卡槽内。

所述卡槽为两个长方体分别垂直于燃烧室内底面，两端贴紧燃烧室内两侧壁，卡槽内间距与药柱长度相同，卡槽高度为药柱高度的一半。

所述进气板为圆盘状，中心有渐扩型进气孔，依中心进气孔外延均布有多个大小相同的渐扩型进气孔。

燃烧室内壁贴有隔热层。