一种含铝固体推进剂的燃烧室及推进剂燃烧产物收集方法技术

本发明专利技术属于固体推进剂领域，具体涉及一种含铝固体推进剂的燃烧室及推进剂燃烧产物收集方法。包括抽压泵，高压气瓶，燃烧室主体，第一透镜，CO

【技术实现步骤摘要】
一种含铝固体推进剂的燃烧室及推进剂燃烧产物收集方法
本专利技术属于固体推进剂领域，具体涉及一种含铝固体推进剂的燃烧室及推进剂燃烧产物收集方法。
技术介绍
铝颗粒的燃烧机理自20世纪50年代以来被多个国家学者广泛研究，已积累了大量的成果，研究相对完善。而铝的团聚研究起步晚了30年，20世纪80年代开始才陆续出现相关报道，由于团聚涉及的物理过程十分复杂，当中尚有许多问题有待研究。自2000年以来，铝的团聚机理和凝相燃烧产物研究成为固体推进剂领域的研究热点之一，而国内在此领域的研究则非常薄弱，尤其针对团聚机理的研究近乎空白。SambamurthiJK,PriceEW等人在《AIAAJounal》1984,22(8):1132-1138。中投稿的《Aluminumagglomerationincolid-propellantcombustion》一文中提到了一种通过羽流急淬的粒子收集装置，并使用酒精作为冷凝工质。该装置是通过酒精冷淬收集燃烧后产物，将收集到的颗粒干燥后，用筛子筛成不同大小的颗粒。其实验装置并不能通过更改压强来研究铝的团聚性质，有着一定的缺陷。JeenuR,PinumallaK等人在《JounalofPropulsionandpower》2010,26(4):715-723。中投稿了《Sizedistributionofparticlesincombustionproductsofaluminizedcompositepropellant》，文中研究了含铝复合推进剂凝相粒子的粒度分布，同样的也无法通过改变气体压强及组分来进行实验。综上所述：现有装置在测量铝粒子凝相产物时总会伴有颗粒损失造成误差，且无法实现较为精确的通过改变工作压强和气体组分浓度来测量铝粒子凝相产物粒径分布特性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含铝固体推进剂的燃烧室及推进剂燃烧产物收集方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种含铝固体推进剂的燃烧室，包括抽压泵，高压气瓶，燃烧室主体，第一透镜，CO2激光器，石英管和气压表；所述燃烧室主体为顶部开口的矩形箱体，内部为密封的腔体，燃烧室主体连接有抽压泵、高压气瓶和气压表；燃烧室主体的顶部开口处设有第一透镜，所述第一透镜与燃烧室主体密封连接，第一透镜下方设有石英管，石英管内放置有推进剂试件，所述石英管内的空腔与燃烧室主体的腔体连通；燃烧室主体外部上侧设有CO2激光器，所述石英管、第一透镜和CO2激光器的轴线重合。进一步的，所述石英管通过夹持装置固定，夹持装置与燃烧室主体的腔体壁连接，所述石英管上方侧壁开设有小孔，用于与燃烧室主体的腔体连通。进一步的，所述燃烧室主体第一透镜的上部设有倒置的U槽，槽底设有开口，开口内设置第二透镜。进一步的，所述抽压泵和高压气瓶配设有气压阀。进一步的，所述高压气瓶与抽压泵通过安全阀与燃烧室主体连接。进一步的，所述第一透镜的焦距和推进剂试件表面到第一透镜的距离相等。进一步的，所述燃烧室主体的其中一个侧面设有钢化玻璃视窗。一种利用上述燃烧室收集推进剂燃烧产物的方法，包括如下步骤：步骤(1)：将推进剂试件装入石英管中，并将石英管固定在燃烧室主体上，将燃烧室主体与抽压泵和高压气瓶连接，并检查装置整体气密性；步骤(2)：打开CO2激光发生器，激光经过透镜垂直射入燃烧室，汇聚于推进剂试件表面；待推进剂试件燃烧完毕后，取出石英管，并用酒精及过滤网取出石英管中的燃烧产物凝相组织，留作下一步实验分析；步骤(3)：通过调整抽压泵和高压气瓶的气压阀，改变实验条件并重新进行步骤(1)和步骤(2)；步骤(4)：重复多组实验，记录实验工况，搜集燃烧产物，清洁燃烧室，完成实验本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本申请通过密封的燃烧室及和密封的燃烧室连接的抽压泵和高压气瓶，能够改变氧气瓶中氧气含量，和更换不同网口直径的过滤网可以便于分析不同工作压强、氧气浓度下凝相粒子粒径分布特性；(2)本申请利用激光作为能量源，比传统点火具方便能量加载的开关，并且能量高且集中，实验安全可靠；(3)与现有的实验设备相比，大大减少了收集凝相粒子中造成的粒子损失，减小了实验误差。附图说明图1为本专利技术的燃烧室结构示意图。附图标记说明：1-抽压泵，2-气压阀，3-高压气瓶，4-安全阀，5-燃烧室主体，6-透镜，7-CO2激光器，8-推进剂试件，9-石英管，10-气压表。具体实施方式一种用于测量铝粒子凝相产物粒径分布特性的装置，包括抽压泵1，气压阀2，高压气瓶3，安全阀4，燃烧室主体5，透镜6，CO2激光器7，推进剂试件8，石英管9，气压表10；其中气压阀数量为2；燃烧室主体5为一顶部开口的矩形箱体，侧面带有钢化玻璃视窗；燃烧室主体5整体保持气密性，顶部开口放置焦距为a的透镜6，焦距等于推进剂试件8表面到透镜6的距离，保证光线通过透镜6会聚在推进剂试件8表面；透镜6与燃烧室主体5箱体开口紧密贴合；透镜6下方安装一石英管9，该石英管9与燃烧室主体5通过夹具连接，且上方侧端开有小孔，使得石英管9内压强与燃烧室主体5内压强相同，石英管9中装有试验所用推进剂试件8；燃烧室主体5左侧顶部接有气压表10，右侧顶部接有安全阀4，高压气瓶3与抽压泵1通过安全阀4与燃烧室主体5连接，并保证气体流通；燃烧室主体5上方放置CO2激光器7，CO2激光器7发射出的激光通过燃烧室主体5顶部的透镜6垂直射入燃烧室主体5，并照射到石英管9中的推进剂试件8上，推进剂试件8点火燃烧反应后的凝相产物通过过滤网和酒精进行过滤并进行下一阶段试验。实验过程中通过气压表10得到工作压强，通过调节安全阀4和气压阀2可以改变燃烧室内工作压强和氧气浓度。方法步骤化：步骤一：将推进剂试件8装入石英管9中，并将石英管9固定在燃烧室主体5上，将燃烧室主体5与抽压泵1和高压气瓶3连接，并检查装置整体气密性。步骤二：打开CO2激光发生器7，激光经过透镜6垂直射入燃烧室主体5，并通过透镜6会聚于推进剂试件8表面；待推进剂试件8燃烧完毕后，取出石英管9，并用酒精及过滤网取出石英管9中的燃烧产物凝相组织，留作下一步实验分析。步骤三：改变实验过程压强并重新进行上述实验步骤。步骤四：重复多组实验，记录实验工况，搜集燃烧产物，清洁燃烧室，完成实验。工作原理如下：实验过程需要CO2激光发生器7产生激光经过透镜6垂直射入燃烧室主体5，燃烧室5主体连通高压气瓶3，整体保证气密性。通过控制气压阀2改变实验过程中的工作压强，得到的铝粒子凝相产物粒径会有不同，其中粒径小于过滤网直径的凝相产物会通过过滤网和酒精过滤得到。这样实现了通过调节压强，可以获得工作压强对凝相粒子粒径分布特性的影响。并且在实验过程中采用石英管9对凝相产物粒子进行收集，大大减小了现有实验设备条件下，凝相颗粒在收集过程中的损失，降低了实验误差，达到精确研究测量铝粒子凝相产物粒径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含铝固体推进剂的燃烧室，其特征在于，包括抽压泵(1)，高压气瓶(3)，燃烧室主体(5)，第一透镜(6)，CO

【技术特征摘要】
1.一种含铝固体推进剂的燃烧室，其特征在于，包括抽压泵(1)，高压气瓶(3)，燃烧室主体(5)，第一透镜(6)，CO2激光器(7)，石英管(9)和气压表(10)；
所述燃烧室主体(5)为顶部开口的矩形箱体，内部为密封的腔体，燃烧室主体(5)连接有抽压泵(1)、高压气瓶(3)和气压表(10)；燃烧室主体(5)的顶部开口处设有第一透镜(6)，所述第一透镜(6)与燃烧室主体(5)密封连接，第一透镜(6)下方设有石英管(9)，石英管(9)内放置有推进剂试件(8)，所述石英管(9)内的空腔与燃烧室主体(5)的腔体连通；
燃烧室主体(5)外部上侧设有CO2激光器(7)，所述石英管(9)、第一透镜(6)和CO2激光器(7)的轴线重合。


2.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述石英管(9)通过夹持装置固定，夹持装置与燃烧室主体(5)的腔体壁连接，所述石英管(9)上方侧壁开设有小孔，用于与燃烧室主体(5)的腔体连通。


3.根据权利要求2所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室主体(5)第一透镜(6)的上部设有倒置的U槽，槽底设有开口，开口内设置第二透镜。


4.根据权利要求3所述的燃烧室，其特征在于，所述抽压泵(1)和高压气瓶(3)配设有气...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩然，许进升，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32