一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室制造技术

本发明专利技术公开了一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室，涉及超高速撞击加载试验技术领域。本发明专利技术中，提出了一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室，可以在反应室内气体爆轰反应之前，使得纳米铝粉和反应室内气体充分预混合，来提高氢氧混合气体的能量密度、反应速率和热效率，从而进一步提高轻气炮发射速度；本发明专利技术解决了轻气炮反应室内铝粉与混合气体充分混合的难题，可以在反应室内氢氧混合气体发生爆轰反应前，将纳米铝粉与气体充分预混合；解决了氢氧爆轰驱动轻气炮发射能力进一步提高的难题，通过将纳米铝粉与气体预混合改善来混合气体的燃烧效率，提高轻气炮的发射能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室


[0001]本专利技术涉及超高速撞击加载试验
，尤其涉及一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室。

技术介绍

[0002]航天器防护、动能武器以及高压物理等方面的研究都需要超高速发射技术。与其它发射技术相比，轻气炮是一种特别通用的装置，这是因为它能发射各种形状的弹丸，对弹丸的质量、尺寸和材料有宽广的适应范围。轻气炮是利用轻质压缩气体来加速弹丸的装置，有一级轻气炮、二级轻气炮和三级轻气炮。在超高速发射领域使用最广泛的是二级轻气炮，二级轻气炮由气室/反应室、一级泵管、高压锥段和二级发射管组成，可以用于空间碎片对航天器防护结构的超高速撞击特性、超高声速动能武器的毁伤特性以及极端压力条件下的材料动态特性等研究。
[0003]轻气炮的动力来源有两种，一种是高压气体驱动，一种是爆轰驱动。高压气体驱动的轻气炮利用气室内的高压气体作为驱动力，气阀被打开后，高压气体被释放驱动活塞。爆轰驱动的轻气炮以火药或者可燃气体发生爆轰反应产生的气体产物作为驱动力，反应室内火药或可燃气体点燃后发生爆轰反应，爆轰反应产生的高温、高压气体推动活塞运动。高压气体驱动的轻气炮具有清洁、安全等优点，但是发射能力有限；爆轰驱动的轻气炮具有发射质量大、速度较高等优点。由于氢氧混合气体兼有能量密度高、爆轰产物分子量低以及清洁的优点，是一种具有较高发射能力的能源。
[0004]目前随着空间碎片和动能武器研究的发展，需要氢氧爆轰驱动轻气炮具有更高的发射速度，但是氢氧混合气体的能量密度、反应速率、热效率是有限的，其发射速度的进一步提升受到了极大地限制，需要新型的发射技术来进一步提高发射速度。纳米铝由于具有反应活性强、反应速率快、热效率高等优点，常被用作燃料和推进剂的添加剂，来改善燃烧效率，是一种潜在的轻气炮能源添加剂，但是纳米铝粉需要和燃料充分混合才能起到明显的作用，如果直接将铝粉放置于轻气炮反应室内，由于铝粉颗粒密度远大于反应室内气体密度，铝粉颗粒最终会沉降到反应室底部，在反应室内氢氧气体反应之前短时间内如何将铝粉与气体充分混合是难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室，包括主室体，所述主室体内设有反向爆轰抛散管，所述主室体内尾部设有一个带外螺纹的基座，所述反向爆轰抛散管尾部设有与所述基座外螺纹相匹配的内螺纹，所述主室体头部通过一级膜片与轻气炮的一级泵管隔开并用一级活塞密封。
[0008]优选地，所述主室体尾部设有点火开关，所述点火开关与所述反向爆轰抛散管头部的点火头连通。
[0009]优选地，所述反向爆轰抛散管管壁上轴向分布有多个铝粉储缸。
[0010]优选地，所述铝粉储缸内靠近所述反向爆轰抛散管一侧设有缸体活塞，所述铝粉储缸内顶部设有密封薄膜。
[0011]优选地，所述铝粉储缸内充满氮气和纳米铝粉颗粒。
[0012]优选地，所述反向爆轰抛散管尾部开设有导爆孔，所述主室体和反向爆轰抛散管内部充满了氢氧混合气体。
[0013]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0014]1、本申请解决了轻气炮反应室内铝粉与混合气体充分混合的难题，可以在反应室内氢氧混合气体发生爆轰反应前，将纳米铝粉与气体充分预混合。
[0015]2、本申请解决了氢氧爆轰驱动轻气炮发射能力进一步提高的难题，通过将纳米铝粉与气体预混合改善来混合气体的燃烧效率，提高轻气炮的发射能力。
附图说明
[0016]图1示出了根据本专利技术实施例提供的一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室主体结构示意图；
[0017]图2示出了根据本专利技术实施例提供的氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室工作过程示意图。
[0018]图例说明：
[0019]1、主室体；2、反向爆轰抛散管；3、基座；4、一级膜片；5、一级泵管；6、一级活塞；7、点火开关；8、点火头；9、铝粉储缸；10、缸体活塞；11、密封薄膜；12、氮气和纳米铝粉颗粒；13、导爆孔；14、氢氧混合气体。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]请参阅图1
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2，本专利技术提供一种技术方案：
[0022]一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室，包括主室体1，主室体1内设有反向爆轰抛散管2，主室体1内尾部设有一个带外螺纹的基座3，反向爆轰抛散管2尾部设有与基座3外螺纹相匹配的内螺纹，反向爆轰抛散管2通过螺纹安装在主室体1内的基座3上，主室体1头部通过一级膜片4与轻气炮的一级泵管5隔开并用一级活塞6密封。
[0023]具体的，如图1所示，主室体1尾部设有点火开关7，点火开关7与反向爆轰抛散管2头部的点火头8连通，可以控制点火头8产生火花，反向爆轰抛散管2管壁上轴向分布有多个铝粉储缸9，铝粉储缸9内靠近反向爆轰抛散管2一侧设有缸体活塞10，铝粉储缸9内顶部设有密封薄膜11，铝粉储缸9内充满氮气和纳米铝粉颗粒12，反向爆轰抛散管2尾部开设有导爆孔13，主室体1和反向爆轰抛散管2内部充满了氢氧混合气体14，氢氧混合气体14的气压
根据发射参数确定。
[0024]具体的，如图2(a)所示，接通点火开关7，反向爆轰抛散管2头部的点火头8在高压电流作用下产生火花，火花点燃反向爆轰抛散管2内的氢氧混合气体14，反向爆轰抛散管2内的氢氧混合气体14发生爆轰反应，爆轰反应从反向爆轰抛散管2头部向尾部传播，爆轰反应产生大量高温高压的气体产物，气体产物推动铝粉储缸9内的缸体活塞10运动，缸体活塞10压缩铝粉储缸9内的氮气，氮气压力逐渐增大，直到铝粉储缸9顶部的密封薄膜11发生破裂，铝粉储缸9内的纳米铝粉颗粒被高压氮气抛散入主室体1内，并与主室体1内的氢氧混合气体14充分预混合；
[0025]具体的，如图2(b)所示，随着反向爆轰抛散管2内爆轰反应的传播，气体产物沿着轴向依次推动各个铝粉储缸9内的缸体活塞10运动，将纳米铝粉颗粒抛撒入主室体1内，直至所有铝粉储缸9内的铝粉被抛散，并与主室体1内的氢氧混合气体14充分预混合；
[0026]具体的，如图2(c)所示，爆轰反应波传播至反向爆轰抛散管2的尾部，通过导爆孔13传播至主室体1尾部的氢气、氧气和纳米铝粉混合物。由于纳米铝粉的加入，氢气、氧气和纳米铝粉混合物发生更为强烈的爆轰反应，反应速率加快，释放出更多的热量，氢气和氧气的燃烧效率大幅提高。反应从主室体1尾部向主室体1头部传播，爆轰反应产生大量高温高压的气体反应产。同时，反应释放的热量使得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室，其特征在于，包括主室体（1），所述主室体（1）内设有反向爆轰抛散管（2），所述主室体（1）内尾部设有一个带外螺纹的基座（3），所述反向爆轰抛散管（2）尾部设有与所述基座（3）外螺纹相匹配的内螺纹，所述主室体（1）头部通过一级膜片（4）与轻气炮的一级泵管（5）隔开并用一级活塞（6）密封。2.根据权利要求1所述的一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室，其特征在于，所述主室体（1）尾部设有点火开关（7），所述点火开关（7）与所述反向爆轰抛散管（2）头部的点火头（8）连通。3.根据权利要求1所述的一种氢氧爆轰驱动轻气炮的铝粉预混合反应室，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓宁，任思远，张品亮，武强，宋光明，陈川，曹燕，龚自正，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：