[发明专利]固体推进剂非线性压强耦合响应函数测量方法

说明书

本发明公开了固体推进剂非线性压强耦合响应函数测量方法，该测量方法如下：对T型燃烧器测量装置采用高压强外部触发激励方法，根据触发激励装置的工作压强，控制T型燃烧器内的压强振荡特性，并采用“二次触发激励”法，分别在固体推进剂在T型燃烧器内燃烧中间时刻和刚刚结束时刻进行触发激励，获得非线性压强振荡衰减数据，对振荡衰减数据进行离散处理，分别获得各阶振荡模态的衰减系数，从而获得所有振荡模态的非线性响应函数值。该一种固体固体推进剂非线性压强耦合响应函数测量方法，用于研究固体推进剂在非线性压强振荡环境下的非线性压强耦合响应特性。

技术领域

本发明属于固体推进剂燃烧技术领域，具体涉及固体推进剂非线性压强耦合响应函数测量方法。

背景技术

固体推进剂的压强耦合特性作为影响固体火箭发动机中燃烧不稳定的重要因素之一，受到国内外研究者的重视。对于固体推进剂来说，压强耦合特性通常用压强耦合响应函数来表征，而压强耦合响应函数则需通过实验测量手段获得。根据燃烧不稳定的特性可以分为线性燃烧不稳定和非线性燃烧不稳定，因此推进剂压强耦合响应特性也可以分为线性和非线性。线性压强耦合响应函数可以通过传统T型燃烧器的方法获得。T型燃烧器的主要特点是喷管开在燃烧室的中间位置，这样可以减小声能损失，容易激发振荡。T型燃烧器通常采用管状燃烧室，在燃烧室两端分别安装两片厚度一样的推进剂，并使其同时点燃，这样使得全部燃烧表面处在相同的声环境中。理想状态下，两块推进剂同时燃烧完。当出现轴向声压振型时，T型燃烧器两端压强振荡幅值最大，与推进剂燃烧耦合产生的增益最大。且两端的声波速度、横向流动速度以及平均流速均为0，从而剥离了速度耦合响应的影响。T型燃烧器所能测量的轴向振荡基频主要取决于燃烧器长度L，以及当地声速a，其表达式为f＝na/L。其中n为声模态数，a为发动机中的当地声速，与T、f有关。通常情况下，根据T型燃烧器长度的变化情况，可获得相应的单一振荡频率。这种线性压强耦合响应函数最大的特点是在单一频率条件下获得，基于线性理论方法，通过改变实验器长度或者调制转动频率等参数，将同一几何构型中纵向高阶声模态振荡频率分别以相对应的一阶基频来处理，从而获得不同频率模态的压强耦合响应函数值。然而，非线性燃烧不稳定问题非常复杂，一般是由线性小扰动引起的单频谐波振荡。随着燃烧过程中不断有能量向声振系统中注入，低阶模态(一般指基频)振荡幅值增大，并向高阶模态传递能量，使得高阶模态振荡幅值增大，产生波形畸变，其典型特征是：压强振荡频谱分布中包含了多个不同频率的谐波，且大的振幅发生在几个低频处。对于这种多阶模态共存的情况，固体推进剂的燃烧响应过程不再是单一频率作用，而是多阶模态共同作用，其压强耦合函数表现出非线性特性，并且受振荡幅值影响较大。然而，传统变长度基频振荡实验测量方法无法获得非线性响应函数值，即采用变长度获得的基频频率下的线性响应函数值与基频倍频下的响应函数值有较大的差别。因此，有必要建立非线性压强耦合响应函数实验测量方法，针对多阶模态共同作用条件下非线性振荡特性开展相关的研究工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种固体固体推进剂非线性压强耦合响应函数测量方法，用于研究固体推进剂在非线性压强振荡环境下的非线性压强耦合响应特性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，固体推进剂非线性压强耦合响应函数测量方法，其特征在于，该测量方法如下：

对T型燃烧器测量装置采用高压强外部触发激励方法，根据触发激励装置的工作压强，控制T型燃烧器内的压强振荡特性，并采用“二次触发激励”法，分别在固体推进剂在T型燃烧器内燃烧中间时刻和刚刚结束时刻进行触发激励，获得非线性压强振荡衰减数据，对振荡衰减数据进行离散处理，分别获得各阶振荡模态的衰减系数，从而获得所有振荡模态的非线性响应函数值。

进一步地，该固体推进剂非线性压强耦合响应函数测量方法，其特征在于，该测量方法包括如下步骤：