一种液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统及方法，试验系统包括：燃气配置装置，用于配置推进剂的燃气混合气；相容性试验装置，包括：屏蔽箱，具有密封的第一容纳腔室；加热炉，设置在第一容纳腔室内，具有第二容纳腔室，用于加热燃气混合气；反应器，至少部分设置在第二容纳腔室内，具有用于安装待测试的固体材料的第三容纳腔室，反应器的第一端与燃气配置装置连接，用于接收燃气混合气；尾气收集装置，与反应器的第二端连接，用于接收反应器中排出的气体。通过构造可模拟推进剂燃气与材料接触的真实环境，进行推进剂燃气与固体材料的相容性试验，对评价液体推进剂高温燃气与固体材料的相容性及预测使用寿命具有较大的指导意义。的指导意义。的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统及方法


[0001]本专利技术属于推进剂设备选用
，具体地说，涉及一种液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统及方法。

技术介绍

[0002]单推
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3属于肼类单组元液体推进剂，主要由肼、硝酸肼和水等组成，由我国20世纪80年代自行研制。单推
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3具有相对冰点低、密度大、能量高和低温启动性好等优良性能，在武器装备、航天器的动力系统领域得到了广泛应用。
[0003]单推
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3推进剂用于姿轨控发动机时，燃烧室温度为600
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1000℃，喉部温度为500
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700℃，单推
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3推进剂经催化分解充分燃烧产生的燃气主要是N2、H2和NH3，以及与水蒸发形成气态水的混合气。此外，若燃烧不充分，混合气中可能包含N2O、NO和NO2，这些组分被加热到500℃以上形成推进剂高温燃气，与发动机燃烧室、喉部和尾喷管的结构材料接触时可能降低其物化性能，进而影响到推进系统可靠性和安全性。而且，单推
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3推进剂用于燃气发生器给推进剂贮箱增压时，燃气温度为100℃左右，燃气接触的材料主要是燃气管路材料、阀门密封材料、推进剂贮箱材料等，燃气与这些结构材料的相容性是保障发动机性能的基础条件。
[0004]因此，如何评价推进剂燃气与与其接触的固体材料的相容性及预测使用寿命，成为航天发动机研制过程中急需解决的重要问题之一。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统，通过构造可模拟推进剂燃气与材料接触的真实环境，进行针对液体推进剂燃气与固体材料的相容性试验，对评价推进剂高温燃气与与其接触的固体材料的相容性及预测使用寿命具有较大的指导意义。
[0007]本专利技术的另外一个目的是提供一种液体推进剂高温燃气与材料相容性试验方法，采用如上所述的试验系统。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0009]一种液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统，包括：
[0010]燃气配置装置，用于配置推进剂的燃气混合气；
[0011]相容性试验装置，包括：屏蔽箱，具有密封的第一容纳腔室；加热炉，设置在所述第一容纳腔室内，具有第二容纳腔室，用于加热所述燃气混合气；反应器，至少部分设置在所述第二容纳腔室内，具有第三容纳腔室，所述第三容纳腔室内用于安装待测试的固体材料，所述反应器的第一端与所述燃气配置装置连接，用于导入所述燃气混合气；
[0012]试验系统还包括尾气收集装置，与所述反应器的第二端连接，用于接收所述反应器中排出的气体。
[0013]在一些实施方式中，所述燃气配置装置包括：
[0014]储存单元，所述储存单元包括多个用于储存不同成分气体或液体的储存器；
[0015]混气单元，所述混气单元的第一端分别与所述多个储存器连接，所述混气单元的第二端与所述反应器的第一端连接；
[0016]调节单元，设置在所述储存器与所述混气单元的的第一端连接的管路上，用于调节气体或液体的比例。
[0017]在一些实施方式中，所述混气单元包括：
[0018]壳体，所述壳体上设置有多个入口，所述多个入口构成所述混气单元的第一端，所述壳体上还设置有出口，所述出口构成所述混气单元的第二端；
[0019]混流结构，设置在所述壳体内，配置为用于混合进入所述壳体内的气体。
[0020]在一些实施方式中，多个所述储存器中的其中一个储存器用于储存氮气；
[0021]所述燃气配置装置还包括：
[0022]水汽生成容器，所述水汽生成容器配置为生成水汽，所述水汽生成容器的入口与所述第一储存器连接，所述水汽生成容器的出口与所述混气单元连接；
[0023]其中，所述水汽生成容器还设置有用于控制水汽比例的控制单元。
[0024]在一些实施方式中，所述混气单元、所述水汽生成容器以及位于所述混气单元和所述调节单元之间的至少部分管路上设置有加热保温单元；
[0025]所述加热保温单元配置为控制温度范围在100℃～105℃之间。
[0026]在一些实施方式中，所述屏蔽箱和所述加热炉上位置相对应地设置有安装孔，所述反应器通过所述安装孔部分地设置在所述第二容纳腔室内；
[0027]其中，所述反应器的第一端位于所述屏蔽箱的外部，且所述反应器的第一端配置为可开闭的结构。
[0028]在一些实施方式中，所述反应器为管状结构，所述反应器包括：
[0029]管体，所述管体的部分伸入所述第二容纳腔室内；
[0030]盖体，与所述管体共同围设形成所述第三容纳腔室，所述盖体与所述管体可拆卸连接以使所述反应器的第一端可开闭，且所述盖体与所述燃气配置装置连接；
[0031]优选的，所述反应器内设置有温度检测单元，用于检测所述第三容纳腔室内的温度。
[0032]在一些实施方式中，所述盖体朝向所述第三容纳腔室的一侧设置有伸入所述第三容纳腔室内的支撑杆，所述支撑杆配置为用于支撑待测试的固体材料；
[0033]优选的，所述管体内衬石英管，所述支撑杆伸入所述石英管内。
[0034]在一些实施方式中，所述尾气收集装置包括：
[0035]冷却单元，与所述反应器的第二端连接，用于冷却所述反应器中排出的气体；
[0036]酸性气体吸收单元，与所述冷却单元连接，用于吸收所述反应器中排出的酸性气体；
[0037]碱性气体收集单元，与所述酸性气体吸收单元连接，用于吸收所述反应器中排出的碱性气体。
[0038]一种液体推进剂高温燃气与材料相容性试验方法，采用如上所述的试验系统，包括：
[0039]步骤S1：将被测试的固体材料安放在所述反应器的第三容纳腔室内；
[0040]步骤S2：连通所述的试验系统的气体通路，并配置推进剂的燃气混合气至预设试验比例；
[0041]步骤S3：将所述反应器的第二容纳腔室内的环境温度加热至预设试验温度；
[0042]步骤S4：维持所述反应器的第二容纳腔室内的环境温度处于所述预设试验温度并保持预设试验时间；
[0043]步骤S5：取出所述固体材料进行测试，确定推进剂的燃气混合气与所述固体材料的相容性。
[0044]采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0045]本专利技术至少一个实施方式提供的液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统及方法，通过构造可模拟推进剂燃气与材料接触的真实环境，进行针对液体推进剂与固体材料的相容性试验，获得材料相容性关键数据，为发动机设计提供基础参数，对评价推进剂高温燃气与与其接触的固体材料的相容性及预测使用寿命具有较大的指导意义。
[0046]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统，其特征在于，包括：燃气配置装置，用于配置推进剂的燃气混合气；相容性试验装置，包括：屏蔽箱，具有密封的第一容纳腔室；加热炉，设置在所述第一容纳腔室内，具有第二容纳腔室，用于加热所述燃气混合气；反应器，至少部分设置在所述第二容纳腔室内，具有第三容纳腔室，所述第三容纳腔室内用于安装待测试的固体材料，所述反应器的第一端与所述燃气配置装置连接，用于导入所述燃气混合气；尾气收集装置，与所述反应器的第二端连接，用于接收所述反应器中排出的气体。2.根据权利要求1所述的液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统，其特征在于，所述燃气配置装置包括：储存单元，所述储存单元包括多个用于储存不同成分气体或液体的储存器；混气单元，所述混气单元的第一端分别与所述多个储存器连接，所述混气单元的第二端与所述反应器的第一端连接；调节单元，设置在所述储存器与所述混气单元的的第一端连接的管路上，用于调节气体的比例。3.根据权利要求2所述的液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统，其特征在于，所述混气单元包括：壳体，所述壳体上设置有多个入口，所述多个入口构成所述混气单元的第一端，所述壳体上还设置有出口，所述出口构成所述混气单元的第二端；混流结构，设置在所述壳体内，配置为用于混合进入所述壳体内的气体。4.根据权利要求2所述的液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统，其特征在于，多个所述储存器中的其中一个储存器用于储存氮气；所述燃气配置装置还包括：水汽生成容器，所述水汽生成容器配置为生成水汽，所述水汽生成容器的入口与所述第一储存器连接，所述水汽生成容器的出口与所述混气单元连接；其中，所述水汽生成容器还设置有用于控制水汽比例的控制单元。5.根据权利要求4所述的液体推进剂高温燃气与材料相容性试验系统，其特征在于，所述混气单元、所述水汽生成容器以及位于所述混气单元和所述调节单元之间的至少部分管路上设置有加热保温单元；所述加热保温单元配置为控制温度范围在100℃～105℃之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐占梅，李梦竹，郭伟，公绪滨，马军强，蒋榕培，程永喜，孙海云，方涛，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：