[发明专利]一种固体推进剂点火、燃速一体化测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体推进剂点火和燃烧性能测试装置，属于测试技术领域。

背景技术

固体推进剂的点火是在能量作用下固体推进剂局部表面的温度升高到发火点以上，并使该处发生燃烧，进而传播到整个装药的燃烧面使其发生燃烧的过程。点火是固体推进剂燃速的初始阶段，点火是否可靠直接影响到固体推进剂燃烧的均匀性，是否正常燃烧以及发动机燃烧室内是否产生过高的一次压力峰等。所以，推进剂都必须具备良好的点火性能，以保证武器装备正常工作。因此，对固体推进剂的点火难易度进行评价是固体推进剂设计、生产的一个重要环节。

固体推进剂的燃烧速度是指单位时间内沿固体推进剂表面的法线方向上固相消失的距离，简称固体推进剂的燃速。它决定着固体推进剂能量的释放速度，也是计算固体推进剂其它燃烧性能(燃速压强指数、燃速温度敏感系数、侵蚀比等)的核心参量。无论燃烧时压强、初温、气流速度等影响因素的变化，最终都将反映在燃速的变化上。此外，它还直接影响火箭发动机的弹道性能、飞行速度和工作稳定性等。因此，固体推进剂的燃速是武器所要求的重要性能参数之一，研究燃速及燃速受影响因素的变化规律，可以为固体火箭发动机和装药设计者提供重要的设计参数。

现有的固体推进剂点火性能测试装置和燃速测试装置只是分别对点火过程和燃烧速度进行测试，固体推进剂的点火和燃烧是一个连续发生的过程，进行点火测试时必须经过点火过程使固体推进剂达到燃烧状态为止，进行燃烧速度测试时必须点燃固体推进剂后才能进行正常测试，所以可以在固体推进剂点火燃烧过程中对其点火延迟时间和燃烧时间同时测试，设计出一种对固体推进剂点火特性和燃烧特性同时测试的简单、高效、快捷的一体化测试装置，以缩短固体推进剂的科研、生产周期，提高工作效率。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足和缺陷，本发明提供一种能够方便、快捷地同时测出固体推进剂激光点火性能和燃烧性能的多功能一体化测试装置。

本发明提供的固体推进剂点火、燃速一体化测试装置，包括燃烧室及配气单元、激光发射与光信号接收单元和测控单元。可对常见的固体推进剂如双基推进剂、改性双基推进剂、复合推进剂等进行激光点火性能和燃烧性能进行测试，也可用于盛于管状容器中的未固化推进剂药浆、凝胶推进剂和膏体推进剂进行激光点火性能和燃烧性能进行测试。

所述的燃烧室及配气单元用于提供固体推进剂试样燃烧的场所以及测试时所需要的初始压强和初始温度环境，包括燃烧室、半导体温度控制装置、高压氮气瓶、缓冲氮气瓶、真空泵以及氮气增压泵、试样支架。燃烧室有进气排气孔、应急排气孔和压力温度传感器安装孔，燃烧室外壁贴有半导体制热制冷装置，用来保持燃烧室温度，缓冲氮气瓶和高压氮气瓶用来给燃烧室提供初始压强，氮气增压泵用来给缓冲氮气瓶和高压氮气瓶增压；燃烧室顶部有一可打开的顶盖，顶盖中央镶嵌透镜，用于激光进入。燃烧室侧壁开有圆形视窗，内装耐压石英玻璃。燃烧室底端有试样支架，用于固定被测药条。燃烧室顶盖、试样支架和燃烧室一起组成一个密闭的压力容器系统，燃烧室的排气孔外还可连接真空压缩泵，用以进行真空环境下测试。

所述的激光发射与光信号接收单元用于提供点火测试所需的激光器及其光路系统以及探测固体推进剂点火燃烧过程中发光强度的大小和持续时间，包括CO₂激光器、激光光路能量优化系统、全反射棱镜、光电探测器、激光功率计。CO₂激光器用于提供固体推进剂点火所需能量，光路能量优化系统用于光束匀化器将高斯光束匀化成平行光束，使激光光强分布均匀。激光功率计用于测试照射在固体推进剂点火表面上的激光的能量。光电探测器用来将燃烧室内固体推进剂点火燃烧时发射的可见光的强度信号转换为电信号。全反射棱镜用于改变激光方向。

所述的测控单元包括信号放大器、同步数据采集卡、温度传感器、压力传感器、点火信号同步装置、I/O控制卡、同步数据采集卡、计算机及测控软件。