[发明专利]一种材料着火点试验考核装置及考核方法

说明书

本发明提供一种材料着火点试验考核装置及考核方法，解决目前材料温度性能数据有限，并且现有的金属点燃试验无法提供高温高压富氧条件，使得材料着火点难以得到验证的问题。一种材料着火点试验考核装置，包括依次连通的燃气发生器、水冷段、试片夹持段、监测段以及工艺喷管；燃气发生器用于为待考核试片提供高温高压的富氧燃气；水冷段的大于等于600mm，用于提升燃气的均匀性；水冷段和监测段上均设置有温度传感器和压力传感器，用于监测待考核试片前后方的温度、压力及压力波动情况；工艺喷管用于控制所述富氧燃气的来流压力；水冷段、试片夹持段、监测段以及工艺喷管均采用高温合金材质。

技术领域

本发明属于材料性能试验考核装置，具体涉及一种材料着火点试验考核装置及考核方法。

背景技术

液体火箭发动机中，某些部件(例如燃气路结构的各个组件：燃气管路、涡轮静子和转子等)工作在高温环境中，随着发动机性能要求的提高(例如：高性能液氧煤油补燃循环发动机)，发动机部件的工作环境也随之变得更加严苛，工作温度也面临新的挑战。

为了适应更为严苛的工作环境，提升发动机的性能需建立在研究人员掌握高温环境下各部件所用材料性能的基础上，但目前材料的温度性能数据已无法为新型发动机的研究提供强大的数据支撑，并且现有的金属点燃试验无法提供高温高压富氧条件，使得材料的着火点难以得到验证。因此，亟需设计一种新的材料着火点试验考核装置，全面考核材料的耐温极限，检查其是否满足相应温度下工作的要求，确保发动机材料选型的有效性。

发明内容

本发明的目的在于解决目前材料温度性能数据有限，并且现有的金属点燃试验无法提供高温高压富氧条件，使得材料着火点难以得到验证的问题，而提供了一种材料着火点试验考核装置及考核方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

一种材料着火点试验考核装置，其特殊之处在于，包括依次连通的燃气发生器、水冷段、试片夹持段、监测段以及工艺喷管；所述燃气发生器用于为待考核试片提供高温高压的富氧燃气；所述水冷段的长度大于等于600mm，用于提升燃气的均匀性，理论上来说，长度越长，燃气流场越均匀，但是身部越长，固定越麻烦，整个装置成本会增加，因此长度控制在不低于600mm即可；所述水冷段和监测段上均设置有温度传感器和压力传感器，用于监测待考核试片前后方的燃气温度、压力及压力波动情况；所述工艺喷管用于控制所述富氧燃气的来流压力，可通过更换不同喉部尺寸的工艺喷管来改变来流压力；所述水冷段、试片夹持段、监测段以及工艺喷管均采用高温合金材质。

进一步地，为了考核材料在高温高压燃气冲刷环境中的耐温极限与性能，所述燃气发生器提供的富氧燃气温度为800K～900K、压力为12～16MPa、氧含量高于89％、流速为100～500m/s，考核范围较广。

优选地，为了进一步提升燃气的均匀性，所述水冷段包括相互连通的两节水冷燃气管；所述水冷燃气管包括燃气通道、分别设置在燃气通道两端的第一法兰和第二法兰，以及设置在燃气通道侧壁上的冷却工质入口管接头和冷却工质出口管接头，其中，冷却工质入口管接头靠近第二法兰，冷却工质出口管接头靠近第一法兰；在冷却工质入口管接头与燃气通道的连接处设置有冷却工质入口集液腔，在冷却工质出口管接头与燃气通道的连接处设置有冷却工质出口集液腔；燃气通道侧壁中设置有沿燃气通道轴向延伸的多个冷却通道，所述冷却通道的一端通过所述冷却工质入口集液腔与冷却工质入口管接头连通，另一端通过所述冷却工质出口集液腔与冷却工质出口管接头连通；所述冷却工质入口管接头与冷却工质入口集液腔的连通部位、所述冷却工质出口管接头与冷却工质出口集液腔的连通部位，均设置有用于过渡连接和均流的栅格结构；所述栅格结构的厚度大于等于5mm。当然，也可只采用一节满足长度要求的水冷燃气管。