一种低气压激光点火测试系统技术方案

本发明专利技术提供低气压激光点火测试系统，包括：点火舱以及缓冲舱，点火舱包括：点火燃烧室和压强传感器，压强传感器与点火燃烧室连接，点火燃烧室放置在舱内底座上，包括绝热层；推进剂，与所述绝热层同轴连接；准直器，与激光光纤头连接；拉瓦尔喷管；所述缓冲舱内设置有过滤器，其与舱封头连接，所述过滤器包括气体处理层和金属过滤网，气体处理层被包裹在金属过滤网中。本发明专利技术提供的低气压激光点火测试系统以玻璃取代金属作为点火舱和缓冲舱的材料，使得整个系统可视化，可观察低气压条件下激光点火推进剂的全过程。其中的缓冲舱和过滤器，可以对推进剂燃烧的产物进行有效的处理和过滤，同时平衡燃气产生的压力波动。

【技术实现步骤摘要】
一种低气压激光点火测试系统
本专利技术涉及固体推进剂点火
，尤其涉及一种低气压激光点火测试系统。
技术介绍
基于激光控制推进剂燃烧的固体推进技术成为微小卫星推进系统的一个重要备选方案。激光经准直器整形后辐照在推进剂表面，推进剂积累能量后燃烧，激光辐照能量可控制推进剂的点火、熄火和燃速。推进的能量来源于激光能量和化学能量的耦合、叠加作用。由于应用背景为微小卫星，压强对推进剂燃烧的影响十分显著，所以需要开展低气压环境下的实验。需要设计一种可视化的真空系统，并测量燃烧室内部的压强。目前大型真空试验设备存在使用成本较高、准备时间长且真空泵容易被燃气污染的缺点。公告号为104596768B的中国专利“测试固体燃料微推进器点火燃烧特性及推进性能的装置”是一种针对MEMS空间推进技术的地面测试系统，该系统中的激光光纤并没有接入真空舱，而是采用了透射的方式接入激光，只设置了一个舱体且无气体过滤装置。该专利中也没有设置缓冲舱，无法对推进剂燃烧的产物进行有效的处理和过滤，也无法平衡燃气产生的压力波动。公告号为CN105044274B的中国专利“多根试样连续点火的激光点火实验装置”是针对于多根药柱的激光点火测试系统，该系统中不存在真空泵，激光光纤并没有接入真空舱，而是采用了透射的方式接入激光，只设置了进气和排气通道，只设置了一个舱体且无气体过滤装置。该专利装置中不能抽取舱内的气体，因此不能降低点火时的背压，其光路在真空舱内只能直线部署，并且也没有设置缓冲舱，无法对推进剂燃烧的产物进行有效的处理和过滤，也无法平衡燃气产生的压力波动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低气压激光点火测试系统，以解决现有试验设备存在使用成本较高、准备时间长且真空泵容易被燃气污染的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：提供一种低气压激光点火测试系统，包括：点火舱以及缓冲舱，点火舱包括：点火燃烧室和压强传感器，压强传感器与点火燃烧室连接，点火燃烧室放置在舱内底座上，包括绝热层；推进剂，与所述绝热层同轴连接；准直器，与激光光纤头连接；拉瓦尔喷管；所述缓冲舱内设置有过滤器，其与舱封头连接，所述过滤器包括气体处理层和金属过滤网，气体处理层被包裹在金属过滤网中。进一步地，低气压激光点火测试系统还包括真空泵、压力表以及数据采集卡，真空泵通过管路与所述缓冲舱连接；压力表通过三通头与管路连接；数据采集卡与数据线连接，数据线通过航空插头与所述压强传感器连接。进一步地，激光器与激光光纤连接，所述激光光纤通过内孔螺栓穿入所述点火舱并与所述准直器连接。进一步地，所述激光器的功率调节范围为0～100W，波长为808nm。进一步地，所述内孔螺栓与所述激光光纤之间采用胶密封。进一步地，所述过滤器由活性炭和生石灰组成，所述金属过滤网孔径为100-200μm。进一步地，所述点火舱和所述缓冲舱的中间舱段采用石英玻璃材料。本专利技术提供的低气压激光点火测试系统以玻璃取代金属作为点火舱和缓冲舱的材料，使得整个系统可视化，可观察低气压条件下激光点火推进剂的全过程。其中的缓冲舱和过滤器，可以对推进剂燃烧的产物进行有效的处理和过滤，同时平衡燃气产生的压力波动；此外，配备的点火燃烧室，通过改变拉瓦尔喷管的喉径，可以研究不同喉径对推进剂燃烧性能的影响。进一步地，低气压激光点火测试系统配备有真空泵及相应的密封措施，可以提供中高空、真空的负压环境。进一步地，低气压激光点火测试系统配备有激光光纤和内孔螺栓的胶接方式，可以利用光纤在真空舱内任意部署光路。进一步地，低气压激光点火测试系统配备有数据采集卡，可以记录点火时的点火燃烧室内的压强。附图说明下面结合附图对专利技术作进一步说明：图1为本专利技术实施例提供的低气压激光点火测试系统立体结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的点火舱剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的缓冲舱剖面结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的低气压激光点火测试系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术的核心思想在于，本专利技术提供的低气压激光点火测试系统以玻璃取代金属作为点火舱和缓冲舱的材料，使得整个系统可视化，可观察低气压条件下激光点火推进剂的全过程。其中的缓冲舱和过滤器，可以对推进剂燃烧的产物进行有效的处理和过滤，同时平衡燃气产生的压力波动；此外，配备的点火燃烧室，通过改变拉瓦尔喷管的喉径，可以研究不同喉径对推进剂燃烧性能的影响。图1为本专利技术实施例提供的低气压激光点火测试系统立体结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的点火舱剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的缓冲舱剖面结构示意图。参照图1至图3，本专利技术提供一种低气压激光点火测试系统，包括：点火舱1以及缓冲舱12，点火舱1包括：点火燃烧室26和压强传感器32，压强传感器32与点火燃烧室26连接，点火燃烧室26放置在舱内底座24上，包括绝热层27；推进剂28，与所述绝热层27同轴连接；准直器，与激光光纤头连接；拉瓦尔喷管42；所述缓冲舱12内设置有过滤器，其与舱封头连接，所述过滤器包括气体处理层和金属过滤网，气体处理层被包裹在金属过滤网中。具体地，点火舱1与后封头4和前封头B22连接，缓冲舱12与后封头4和前封头A13连接，上卡座2用于夹紧并固定后封头4和前封头B22，下卡座3用于夹紧并固定后封头4和前封头A13，下卡座3与底板11固定。转接球头A5一端与后封头4焊接，另一端与转接球头B6连接，转接球头B6与三通7连接，所述三通7上端口与转接头8连接，转接头8与压力表9连接，压力表9用于测量系统内的背压值，管路A10点火舱1和缓冲舱12连接起来。所述内孔螺栓与激光光纤17之间采用胶密封，所述管路之间以及与三通头之间的连接采用球头密封，点火舱1和缓冲舱12的中间舱段与前后封头采用密封圈密封，以保证系统不漏气。激光器19与激光光纤17连接并穿接入点火舱1，数据采集卡18与数据线16连接，并接入点火舱1。参见图2，本实施例提供的点火舱1内包括光纤芯23、舱内底座24、堵头25、点火燃烧室26、绝热层27、推进剂28、传感器转接头A、29传感器转接头B30、传感器转接头C31、压强传感器32、航空插头33、内孔螺栓34、接口保护壳35、玻璃透窗36、准直镜片37、准直器38、激光光纤头39、密封圈40、M12螺母41、拉瓦尔喷管42。点火燃烧室26用于模拟空间推力器的燃烧室，通过改变推进剂28的类型以及拉瓦尔喷管42的喉径可以模拟不同类型推力器的点火性能，其中压强传感器32可以测量燃烧室内压强，并通过数据采集卡18记录数据。参见图3，本实施例的缓冲舱12内包括过滤器43和M8-10螺栓42，过滤器43被M8-10螺栓42固定在前封头A13上。过滤器包括气体处理层和金属过滤网，气体处理层被包裹在金属过滤网中。过滤器43由活性炭和生石灰组成，金属过滤网孔径为100一200μm。所述点火舱1和缓冲舱12的中间舱段选用了石英玻璃材料。显然，本领域的技术人员可以对本专利技术进行各种改动和变形而不脱离本专利技术的精神和范围。这样，倘若本专利技术的这些修改和变型属于本专利技术权利要求及其等同技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低气压激光点火测试系统，其特征在于，包括：点火舱，包括：点火燃烧室，放置在舱内底座上，包括：绝热层；推进剂，与所述绝热层同轴连接；准直器，与激光光纤头连接；拉瓦尔喷管；压强传感器，与所述点火燃烧室连接；缓冲舱，所述缓冲舱内设置有过滤器，其与舱封头连接，所述过滤器包括气体处理层和金属过滤网，所述气体处理层被包裹在所述金属过滤网中。

【技术特征摘要】
1.一种低气压激光点火测试系统，其特征在于，包括：点火舱，包括：点火燃烧室，放置在舱内底座上，包括：绝热层；推进剂，与所述绝热层同轴连接；准直器，与激光光纤头连接；拉瓦尔喷管；压强传感器，与所述点火燃烧室连接；缓冲舱，所述缓冲舱内设置有过滤器，其与舱封头连接，所述过滤器包括气体处理层和金属过滤网，所述气体处理层被包裹在所述金属过滤网中。2.如权利要求1所述的低气压激光点火测试系统，其特征在于，还包括真空泵、压力表以及数据采集卡，真空泵通过管路与所述缓冲舱连接；压力表通过三通头与管路连接；数据采集卡与数据线连接，数据线通过航空插头与所述压强传感器连接。3.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：华佐豪，郭宁，陈伟康，王若瑶，赵培莉，徐志敬，余新乐，马宏玲，王志新，
申请(专利权)人：上海新力动力设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31