[发明专利]一种固体推进剂燃烧烟雾微粒尺寸分布测试方法

说明书

本发明公开了一种固体推进剂燃烧烟雾微粒尺寸分布测试方法，该方法首先采用密闭燃烧室收集固体推进剂燃烧烟雾，然后利用Andesen颗粒物分级采样装置，以恒速抽取密闭燃烧室中的固体推进剂燃烧烟雾，使不同粒径范围内的推进剂燃烧烟雾微粒在惯性作用下被分层截留在已知重量的滤膜上，通过干燥并称重后计算推进剂燃烧烟雾微粒在不同粒径之间的分布状况。该方法优化集成了密闭燃烧室和Andesen颗粒物分级采样装置，并将其应用于固体推进剂燃烧烟雾微粒尺寸分布测试，大大提高了测量结果的重复性和准确性，且该方法设计合理、操作简便、所需样品少、制样简单，可为推进剂配方设计及性能改善提供依据和指导。

技术领域

本发明涉及一种固体推进剂燃烧烟雾测试方法，适用于固体推进剂燃烧烟雾测试。

背景技术

金属燃料可以提高固体推进剂能量和密度，是增大武器射程的最有效手段。通常固体推进剂配方中可以添加5％～30％的金属粉，由此带来的是固体推进剂燃烧产物中含有高达30％以上的凝聚相微粒，随同气相燃烧产物一起在燃烧室和喷管中高速流动。由于不同烟雾浓度和微粒尺寸大小对两相流损失程度不同，燃烧室和喷管效率不能确定，直接影响了固体推进剂装药是否能满足武器系统性能指标要求，产生设计阈值偏高，武器系统战场使命完成难以保证的问题。因此研究固体推进剂燃烧烟雾微粒尺寸分布对固体推进剂装药及发动机设计具有很强的科学理论意义和价值，对提高各军兵种远程打击能力提供技术保障。

国外对固体火箭发动机中三氧化二铝微粒开展了粒子收集、激光全息法等研究，并归纳出了工程采用的经验公式。随着新型高性能推进剂的研制，配方中添加多种金属及其氢化物以达到所需要的综合性能指标，但是目前为止没有建立新型高性能固体推进剂燃烧烟雾微粒尺寸分布测试方法，还不能为配方设计及性能改善提供依据和指导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体推进剂燃烧烟雾微粒尺寸分布测试方法，为固体推进剂配方设计及性能改善提供参考。

为解决现有技术存在的问题，本发明包括如下步骤：

步骤一，控制环境温度范围为10℃～40℃，相对湿度不大于80％，切取圆柱体或长方体固体推进剂样品，中心钻通孔以保证镍铬丝穿过样品，每组5个试样，用分析天平称量并编号；在Andesen颗粒物分级采样装置八个采样托盘内分别放入采样膜，并称量八个采样膜质量并记录m_i(i＝1,2,…,8)；

步骤二，将Andesen颗粒物分级采样装置与密闭燃烧室排气阀出口相连，以恒速抽取密闭燃烧室中的固体推进剂燃烧烟雾，采样2～3min，使得不同粒径范围内的固体推进剂燃烧烟雾微粒在惯性作用下被分层截留在已知质量的滤膜上；

步骤三，连续试验五发固体推进剂样品；采样结束后，将Andesen颗粒物分级采样装置内的采样膜连同采样托盘放入干燥器中进行干燥后，再用分析天平称量采样膜质量w_i(i＝1,2,…,8)；

步骤四，试验后称量质量减去试验前称量质量即为该粒径范围内固体推进剂燃烧烟雾微粒的重量(w_i-m_i)(i＝1,2,…,8)；

步骤五，各粒径范围内的固体推进剂燃烧烟雾微粒质量与所有收集到的微粒质量百分比，体推进剂燃烧烟雾微粒的尺寸分布，其测试结果保留至小数点后一位。

根据实验要求可采用不同工作压强的密闭燃烧室开展固体推进剂点火燃烧并产生烟雾的试验。

本发明测量结果准确、重复性好，切取的圆柱体或长方体固体推进剂样品质量为1000mg±5mg；本发明充入氮气后密闭燃烧室压强控制在0.1MPa～30MPa范围内。

为了实现准确的分级采样，取样前收集盘必须保持清洁，收集盘上使用玻璃纤维滤膜，收集后的颗粒物需要在干燥器中进行干燥；