模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法和实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法和实验装置，实验方法为：在第一火箭发动机内进行第一次烧蚀实验，实验完成后，将实验段与第一收敛段分离，再将实验段与第二收敛段组装成为第二火箭发动机，间隔一定时间后，在第二火箭发动机内进行第二次烧蚀实验。通过本方法解决了现有技术中不能研究脉冲间隔时间对绝热材料烧蚀特性影响、以及不能够较好的模拟双脉冲发动机工作环境的问题。

Experimental Method and Device for Simulating Ablation of Dual-Pulse Solid Rocket Motor

【技术实现步骤摘要】
模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法和实验装置
本专利技术属于绝热材料烧蚀
，具体涉及一种地面模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法和实验装置。
技术介绍
为了有效提高导弹的生存能力和作战能力，增加其射程，合理分配和使用能量，有时需要发动机多次启动。因此，采用能多次点火的多脉冲固体火箭发动机是未来导弹动力装置发展的趋势，目前的主流是双脉冲固体火箭发动机。双脉冲火箭发动机工作过程分为I脉冲-间隔期-II脉冲，具有两段独立的工作过程。在传统固体火箭发动机环境下，绝热材料的烧蚀是一个连续的过程，实验后生成具有炭化层-热解层-原始层的三层结构。而双脉冲发动机工作过程由于存在脉冲间隔，该阶段绝热材料在无燃气条件下继续烧蚀，工作完成后的绝热材料炭化层具有特殊的双层炭化层结构。目前国内外对绝热材料烧蚀特性的研究开展大量的实验工作。Koo设计了模拟固体火箭发动机[1](SSRM)，其热流可达到2,840～13,700kW/m，火焰温度达到2,200oC，含铝燃气速度可以达到2,000m/s。其燃气速度远远高于燃烧室环境而温度偏低。何国强等人发展了能够缩比烧蚀实验发动机[2]，可以模拟真实固体火箭发动机燃烧室内环境。此外，通常采用氧乙炔烧蚀实验装置考核绝热材料[3]。传统的烧蚀实验研究方法准备周期长，不能研究脉冲间隔时间对绝热材料烧蚀特性的影响，而氧乙炔烧蚀实验的热流、压力、燃气速度等条件和发动机内环境相差较大，能够较好的模拟双脉冲发动机工作环境的烧蚀实验装置未见报道。参考文献：[1]Chaboki,A.,Koo,J.H.etal.,SupersonicTorchFacilityforAblativeTesting,AIAA-90-1761,June1990.[2]何国强，陈景蕙，季成伍等，固体火箭发动机内绝热层烧蚀率实验研究，推进技术，Aug.1993，No.4。[3]NataliM,KennyJM,TorreL.Scienceandtechnologyofpolymericablativematerialsforthermalprotectionsystemsandpropulsiondevices:Areview[J].ProgressinMaterialsScience,2016,84:192-275.
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法和实验装置，以解决现有技术中不能研究脉冲间隔时间对绝热材料烧蚀特性影响、以及不能够较好的模拟双脉冲发动机工作环境的问题。本专利技术采用的第一种技术方案：模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法，先组装第一火箭发动机，第一火箭发动机包括贯通的第一燃烧段、第一收敛段、实验段和喷管，第一收敛段和实验段为可拆卸连接；再组装部分发动机，部分发动机包括贯通的第二燃烧段和第二收敛段，第二收敛段上设有与实验段可拆卸连接的连接部；其中，在第一燃烧段和第二燃烧段中分别放置有不同的脉冲推进剂，在实验段中放置绝热材料试件；在第一火箭发动机内进行第一次烧蚀实验，实验完成后，将实验段与第一收敛段分离，再将实验段与第二收敛段组装成为第二火箭发动机，间隔一定时间后，在第二火箭发动机内进行第二次烧蚀实验。进一步的，将实验段安装在导轨上，通过移动导轨，从而牵引实验段靠近第一收敛段或第二收敛段。本专利技术采用的第二种技术方案：模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验装置，包括一个移动实验装置和两个固定实验装置：移动实验装置，包括贯通设置的实验段和喷管；每个固定实验装置，均包括贯通设置的燃烧段和收敛段；收敛段上均设置有用于与实验段可拆卸连接的连接部；其中，移动实验装置用于可选择的与其中任意一个固定实验装置连接，并模拟组装为火箭发动机。进一步的，移动实验装置具体包括：一实验段，为包含进气端和出气端的空腔结构，其内部用于容纳绝热材料试件，进气端通过快速拆装结构，选择性的与任意一个固定实验装置的收敛段尾端密封连接；一喷管，其一端与实验段的出气端连通，其另一端与大气连通。进一步的，快速拆装结构包括：安装段，为具有内螺纹的环状结构，位于每个收敛段的尾端并与收敛段一体设置；压盖，为具有外螺纹的环状结构，套装在实验段的外壁；其中，压盖用于与安装段螺纹连接，从而实现实验段与两个收敛段的连接或分离。进一步的，实验装置还包括一移动机构，移动机构包括：轴向滑轨，为两根导轨，每根导轨的延伸方向均与收敛段的开口方向相同；横向滑轨，架设于轴向滑轨的两根导轨之间；滑块，安装于横向滑轨的轨道中，其上安装有实验段；其中，横向滑轨，用于沿着轴向滑轨往复移动，从而带动其上的实验段远离或靠近收敛段；滑块，用于沿着横向滑轨往复移动，从而带动实验段从一个收敛段移动到另一个收敛段。进一步的，两个固定实验装置同向、间隔设置，其中：每个燃烧段，均为包含一开口的空腔结构，其内部用于容纳脉冲推进剂；每个收敛段，均为由首端到尾端的内径逐渐缩小的空腔结构，其首端与燃烧段连通，其尾端具有一开口。进一步的，每个固定实验装置的燃烧段均包括：一脉冲燃烧室，为两端设有开口的空腔结构，其中一个开口与收敛段连通；一顶盖，密封设置于脉冲燃烧室的另一开口处。进一步的，实验段的进气端与收敛段的尾端通过密封圈密封连接。进一步的，用于地面模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验装置还包括：一平台，其上可拆卸连接有两个固定实验装置，并与轴向滑轨可拆卸连接。本专利技术的有益效果是：通过本烧蚀实验装置可以很好的模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀环境，组合多种烧蚀工况。并且可以精确控制两次烧蚀实验的间隔期，该装置在绝热材料试件不受破坏条件下极大地缩短了两次烧蚀实验之间的间隔时间，实现间隔期可调节，并能够多种烧蚀工况组合，可以达到研究双脉冲工作条件下绝热材料烧蚀特性的目的。【附图说明】图1是本专利技术的模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验装置的结构示意图；图2是本专利技术的模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验的收敛段与实验段连接方式示意图。其中，1.第一顶盖；2.第一脉冲推进剂；3.第一固定装置；4.第一脉冲燃烧室；5.第一脉冲收敛段；6.压盖；7.第三固定装置；8.实验段；9.绝热材料试件；10.喷管；11.轴向滑轨；12.横向滑轨；13.第二脉冲收敛段；14.第二脉冲燃烧室；15.第二固定装置；16.第二脉冲推进剂；17.第二顶盖；18.密封圈。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法，具体如下：先组装第一火箭发动机，第一火箭发动机包括贯通的第一燃烧段、第一收敛段、实验段和喷管，所述第一收敛段和所述实验段为可拆卸连接；再组装部分发动机，部分发动机包括贯通的第二燃烧段和第二收敛段，所述第二收敛段上设有与所述实验段可拆卸连接的连接部；其中，在第一燃烧段和第二燃烧段中分别放置有不同的脉冲推进剂，在实验段中放置热材料试件；在第一火箭发动机内进行第一次模拟脉冲烧蚀实验，实验完成后，将实验段与第一收敛段分离，再将所述实验段与第二收敛段组装成为第二火箭发动机，间隔一定时间后，在第二火箭发动机内进行第二次模拟脉冲烧蚀实验。可以将所述实验段安装在导轨上，通过移动导轨，从而牵引实验段靠近第一收敛段或第二收敛段，以便于对第一收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法，其特征在于，先组装第一火箭发动机，第一火箭发动机包括贯通的第一燃烧段、第一收敛段、实验段和喷管，所述第一收敛段和所述实验段为可拆卸连接；再组装部分发动机，部分发动机包括贯通的第二燃烧段和第二收敛段，所述第二收敛段上设有与所述实验段可拆卸连接的连接部；其中，在第一燃烧段和第二燃烧段中分别放置有不同的脉冲推进剂，在实验段中放置绝热材料试件；在第一火箭发动机内进行第一次烧蚀实验，实验完成后，将实验段与第一收敛段分离，再将所述实验段与第二收敛段组装成为第二火箭发动机，间隔一定时间后，在第二火箭发动机内进行第二次烧蚀实验。

【技术特征摘要】
1.模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法，其特征在于，先组装第一火箭发动机，第一火箭发动机包括贯通的第一燃烧段、第一收敛段、实验段和喷管，所述第一收敛段和所述实验段为可拆卸连接；再组装部分发动机，部分发动机包括贯通的第二燃烧段和第二收敛段，所述第二收敛段上设有与所述实验段可拆卸连接的连接部；其中，在第一燃烧段和第二燃烧段中分别放置有不同的脉冲推进剂，在实验段中放置绝热材料试件；在第一火箭发动机内进行第一次烧蚀实验，实验完成后，将实验段与第一收敛段分离，再将所述实验段与第二收敛段组装成为第二火箭发动机，间隔一定时间后，在第二火箭发动机内进行第二次烧蚀实验。2.如权利要求1所述的实验方法，其特征在于，将所述实验段安装在导轨上，通过移动导轨，从而牵引实验段靠近第一收敛段或第二收敛段。3.模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验装置，其特征在于，包括一个移动实验装置和两个固定实验装置：所述移动实验装置，包括贯通设置的实验段和喷管；每个所述固定实验装置，均包括贯通设置的燃烧段和收敛段；所述收敛段上均设置有用于与所述实验段可拆卸连接的连接部；其中，所述移动实验装置用于可选择的与其中任意一个固定实验装置连接，并模拟组装为火箭发动机。4.如权利要求3所述的模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验装置，其特征在于，所述移动实验装置具体包括：一实验段(8)，为包含进气端和出气端的空腔结构，其内部用于容纳绝热材料试件(9)，所述进气端通过快速拆装结构，选择性的与任意一个固定实验装置的收敛段尾端密封连接；一喷管(10)，其一端与所述实验段(8)的出气端连通，其另一端与大气连通。5.如权利要求4所述的模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验装置，其特征在于，所述快速拆装结构包括：安装段，为具有内螺纹的环状结构，位于每个所述收敛段的尾端并与收敛段一体设置；压盖(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江，惠昆，刘洋，祝山，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61