[发明专利]一种固体推进剂燃速和燃烧波同步测试方法

说明书

本发明公开了一种固体推进剂燃速和燃烧波同步测试方法，该方法包括：在长方体或圆柱体推进剂药条的轴向两端分别沿径向打孔，测量两孔间距；在推进剂药条轴向一侧打孔，并穿入点火丝；将两支微型铂铑热电偶分别穿入孔内；将推进剂药条放到恒压弹中进行点火，当固体推进剂燃烧到第一个热电偶的测温头附近时，第一个热电偶出现最大电压的时间记为t₁，随着燃烧的进行到第二个热电偶的测温头附近时，第二个热电偶出现最大电压的时间时间记为t₂，计算出推进剂的燃速，得到推进剂药条的两个燃烧波曲线。本发明采用丝径较小的微型热电偶，具有较短的响应时间，微型热电偶代替传统靶线的方法，有效提高靶线的计时精度，实现固体推进剂燃速和燃烧波的同步测试。

技术领域

本发明涉及一种固体推进剂燃烧性能测试方法，适用于低燃温固体推进剂。

背景技术

燃速和燃烧温度是固体推进剂的核心技术参数之一，也是火箭发动机内弹道设计中的一项重要性能参数，在推进剂配方调节及批量生产时往往需要得知推进剂的燃速和燃烧温度。另外，为了深入研究推进剂的燃烧机理，常常需要对推进剂的燃烧波进行测试。在一次测试过程中，能够同步得到推进剂燃速和燃烧波测试结果，提高了试验效率，具有较好的经济效益。

靶线法由于具有实验成本低、操作方便、结果准确度高、能方便获得温度敏感系数等优点，成为目前国内最广泛使用的固体推进剂燃速测试方法。靶线法的计时原理是沿着推进剂药条燃烧方向分别穿入两根低熔点金属丝，这些低熔点金属丝称为靶线。实验前准确测量出两靶线间的距离，实验时随着推进剂药条的燃烧两根靶线会相继熔断，只要测得两靶线相继烧断的时间便可计算出推进剂的燃速。在燃速测试过程中需要穿过推进剂药条的靶线迅速烧断，固体推进剂的燃烧温度一般在2500℃以上，而燃速测试用的靶线多采用铅锑合金丝，熔点为300℃左右，因此在推进剂药条的燃烧过程中靶线很容易烧断。但随着航天技术的发展进步，出现了一些低燃烧温度推进剂，如富燃料推进剂和一些双基推进剂，其燃烧温度可达1000℃以下，使得燃速测试过程中靶线不易烧断，从而导致计时不准的现象发生。

发明内容

为了解决低燃烧温度情况下靶线法燃速测试计时不准确的问题，本发明提出了使用微型热电偶来代替传统靶线的方法，能够有效提高靶线的计时精度，而且能够实现固体推进剂燃速和燃烧波的同步测试。

微型热电偶的丝径较小，具有较短的响应时间，因此若能在燃速测试过程中以微型热电偶代替靶线，则可在提高靶线计时精度的同时，实现固体推进剂燃速和燃烧波的同步测试。所述燃烧波通过推进剂中埋置微型热电偶的方法获得，通过燃烧波曲线获得推进剂的燃烧温度。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种固体推进剂燃速和燃烧波同步测试方法，步骤如下：

步骤1：将固体推进剂切成长方体或圆柱体药条，在推进剂药条的轴向两端分别沿径向打热电偶孔，测量两孔间距l；

步骤2：在推进剂药条轴向一端打孔，并穿入点火丝，所述点火丝穿入的孔的位置应与同一端的热电偶孔距离大于20mm，且比在同一端的热电偶离端面更近；

步骤3：将两支微型电偶分别穿入热电偶孔内；

步骤4：将步骤3中装配好的推进剂药条放到恒压弹中进行点火，当固体推进剂燃烧到第一个热电偶的测温头附近时，随着温度的上升热电偶丝间的电压值升高，第一个热电偶出现最大电压的时间记为t₁，当燃烧火焰开始离开第一个热电偶的测温头时，热电偶丝间的电压值下降，随着燃烧的进行到第二个热电偶的测温头附近时，随着温度的上升热电偶丝间的电压值升高，第二个热电偶出现最大电压的时间时间记为t₂，则推进剂的燃速r为

式中：r-推进剂燃速，mm/s；t₁-热电偶1达到最高温度的时间，s；t₂-热电偶2达到最高温度的时间；