[发明专利]一种模拟发动机慢速烤燃的低成本试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种模拟发动机慢速烤燃的低成本试验装置及方法，包括端盖、燃烧室、喷管、堵盖和热电偶组件；燃烧室设有多个测温通道，热电偶组件经测温通道预埋到燃烧室中的推进剂内部；喷管和堵盖可以采用全金属材质，保证试验装置在储存和运输过程中处于密封状态，防止推进剂受潮。本发明可以通过控制伸入燃烧室内的热电偶组件长度来实现热电偶的精确布控，同时可以通过改变测温通道的加工数量满足多通道的测温需求，具有较好的可操作性和低成本性，能够有效地采集推进剂内部特征点温度，适用于模拟固体火箭发动机的慢速烤燃试验。

技术领域

本发明涉及一种模拟发动机慢速烤燃的低成本试验装置，尤其是针对复合固体推进剂装药的模拟发动机。

背景技术

在评估固体火箭发动机的热安全性时，烤燃实验是主要的评价手段，其中慢速烤燃安全性试验是评估固体火箭发动机及推进剂热安全性最为直观、有效的手段，也是固体火箭发动机易损性考核最难通过的项目之一。复合固体推进剂是中大型固体火箭发动机应用最广泛的的装药，然而如果采用实际尺寸的发动机进行慢速烤燃试验，不仅试验成本高，而且能获得的有效数据少，因此目前大多数慢速烤燃试验一般采用小型模拟件进行缩比试验。

现有的大部分烤燃试样件前后采用相同的顶盖形式，没有考虑到实际的固体火箭发动机尾部一般为喷管，因此发动机前后位置的约束形式不一样；并且大部分试验没有监测推进剂内部的温度，或者只是布置了极少数的热电偶，无法获得推进剂内部的温升历程，难以反映推进剂在慢速烤燃情况下的真实情况，而且仅用壳体表面温度来表示发动机装药的反应温度是不合理的。为了了解在慢速烤燃环境下推进剂的自热反应过程以及发动机约束条件对烤燃反应程度的影响，烤燃装置需要模拟实际的固体火箭发动机进行设计，并且能够实现多通道监测推进剂内部特征点的温度，同时具备较好的操作性和低成本性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种模拟发动机慢速烤燃的低成本试验装置及方法，以克服现有烤燃试验中推进剂内部的温度测量数据缺失、无法表征固体火箭发动机烤燃特性等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种模拟发动机慢速烤燃的低成本试验装置，包括燃烧室、安装在燃烧室两端的端盖和喷管、安装在喷管上的堵盖以及能沿燃烧室侧壁插入燃烧室内部的多个热电偶组件，还包括由燃烧室、端盖、喷管和堵盖围成的密闭腔体，该密闭腔体内浇注推进剂；

所述热电偶组件包括热电偶、套在热电偶外的热电偶保护套以及位于热电偶端部的热电偶探头；通过将热电偶组件预埋在密闭腔体内的推进剂中，能实现对推进剂内部的多点测温；所述热电偶组件的数量、长度及伸入燃烧室的位置根据多点测温的需求进行设置。

本发明还包括如下技术特征：

具体的，所述燃烧室为圆筒形结构，在燃烧室侧壁设有多个侧壁通孔，在燃烧室侧壁还焊接有多个定位凸台，侧壁通孔与定位凸台一一相对，且定位凸台的中心通孔与侧壁通孔同轴相通以形成测温通道；所述热电偶组件能经测温通道进入燃烧室内部。

具体的，所述热电偶组件沿燃烧室的径向插入燃烧室内。

具体的，所述端盖为圆槽形结构，端盖安装在燃烧室一端的开口处，燃烧室和端盖的连接处设有密封胶；

所述喷管为一体式结构，包括筒形连接端、锥形段和筒形封堵端，筒形连接端的直径大于筒形封堵端的直径；喷管的筒形连接端安装在燃烧室另一端的开口处，燃烧室和喷管的筒形连接端连接处设有密封胶，喷管的筒形封堵端上安装所述堵盖。

具体的，所述端盖和燃烧室之间、燃烧室和喷管之间以及喷管和堵盖之间通过螺纹连接或法兰连接；连接处均设有密封胶以保证试验装置在储存和运输过程中处于密封状态，防止推进剂受潮。

具体的，所述热电偶保护套采用聚四氟乙烯材料，所述热电偶为K型热电偶，热电偶保护套和热电偶之间通过密封胶固定，热电偶探头与热电偶保护套的内端面齐平。