[发明专利]一种超高速弹药喉衬烧蚀性能测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种超高速弹药喉衬烧蚀性能测试装置，包括：液压系统(1)、试验釜(11)、气源系统(2)、控制系统(17)和数据获取系统(15)；

所述液压系统(1)为C型单臂油压机；

所述试验釜(11)由固定釜(12)、移动釜(4)和密封圈(6)组成；所述固定釜(12)通过上连接板(13)与所述液压系统(1)顶面相连，所述移动釜(4)通过下连接板(3)与所属液压系统(1)底面相连；所述密封圈(6)安装于固定釜(12)和移动釜(4)中间，用于固定釜(12)和移动釜(4)的密封；

所述固定釜(12)由不锈钢锻造而成，壁厚应根据试验釜(11)要求的氧气压力进行计算，但需要考虑试验釜(11)内燃烧生热造成的压力升高；所述固定釜(12)侧壁面开有两个视窗，分别用于红外热象仪(14)视窗和高速摄像机(10)视窗；所述固定釜(12)下部有飞边，便于密封圈(6)的安装；所述固定釜(12)内壁面下端口开有锥面，便于固定釜(12)和移动釜(4)的定位和密封；

所述移动釜(4)由加热点火装置(18)、收集盘(35)、陶瓷底座(8)和移动釜盖(5)组成；所述加热点火装置(18)、收集盘(35)均固定于所述陶瓷底座(8)上；所述加热点火装置(18)由陶瓷支架(32)、电磁铁(33)、陶瓷杠杆(34)、导线(36)、陶瓷夹(9)、陶瓷夹导轨(37)和试验样条(38)组成；所述电磁铁(33)上端连接磁力弹簧(39)；所述电磁铁(35)外面包覆隔热外套(40)；所述陶瓷底座(8)放置在移动釜盖(5)内；所述移动釜盖(5)为不锈钢锻造而成，厚度应根据试验釜(11)要求的氧气压力进行计算，但需要考虑试验釜(11)内燃烧生热造成的压力升高；所述移动釜盖(5)有飞边，便于密封圈(6)的安装；所述移动釜盖(5)顶部有圆锥形凸台，用于与所述固定釜(12)的定位和密封；所述加热点火装置(18)材质为镍铬合金；

所述气源系统(2)包括进气与增压支路、排气泄压与真空支路、氧气纯度检测支路、压力检测支路四条支路；所述进气与增压支路由所述试验釜(11)向外依次是安全隔膜(19)、隔离阀(20)、压力计(21)、氧气压缩机(22)、压力表(23)和储气瓶(24)；所述排气泄压与真空支路由所述试验釜(11)向外依次是安全阀(16)、高压电磁阀(25)、排气阀(26)和真空泵(27)或大气；所述氧气纯度检测支路由所述试验釜(11)向外依次是高压电磁阀(28)、减压阀(7)和氧气纯度检测仪(29)；所述压力检测支路由所述试验釜(11)向外依次是压力表(30)和超高压力传感器(31)；

所述控制系统(17)由控制柜、工控机、PLC和人机操作系统组成；

所述数据获取系统(15)由红外热像仪(14)、氧气纯度分析仪(29)、超高压压力传感器(31)、高速摄像机(10)和支架组成；所述红外热像仪(14)的量程范围为室温～3000℃，频率为100次/秒，氧气浓度为15％-100％。

2.根据权利要求1所述的超高速弹药喉衬烧蚀性能测试装置的测试方法，其特征在于，包括：

步骤一：将用于弹药喉衬加工的金属材料制成直径为3.2mm，长度为50-101.6mm的样条；

步骤二：将原材料样条垂直固定在夹持装置上，若金属材料为W、Mo、Ta、Nb或Re的惰性金属，需要在样条底部固定助燃块，助燃块在空气中燃点在600℃以下，体积不超过100mm³；

步骤三：将样条沿陶瓷夹导轨上下移动，保证样条在陶瓷夹和陶瓷支架之间实现完全闭合；

步骤三：通过液压系统闭合试验釜，打开真空泵及氧气压缩机，提高试验釜内氧气浓度及压力，通过高压压力传感器及氧气纯度分析仪检测釜内压力及氧气浓度，当达到所需要的压力和浓度时，关闭真空泵及氧气压缩机，并闭合气路上的隔离阀和电磁阀，试验釜内的氧气浓度必须保证在燃烧结束后釜内的氧气不超过10％；

步骤四：电磁铁控制陶瓷杠杆与样条的接触与断开，当对样条进行加热时，电磁铁断电，电磁铁内弹簧将陶瓷杠杆弹起，陶瓷支架与样条端部接触，试验样条加热，通过红外热像仪实时记录样条的温度，若达到所需要的温度，则关闭加热点火装置；

步骤五：电磁铁通电，电磁铁内弹簧带动陶瓷杠杆下降，使陶瓷支架与样条脱离，增大加热点火装置的电流，对样条进行点燃，每次点燃时间为1-2s；

步骤六：若样条被点燃，则降低试验釜内压力或温度，再次进行点燃试验，若样条未被点燃，则需要在相同工艺条件下再进行5组试验，若还未点燃，再提高试验釜内压力或温度，压力和温度每次只能选择一个进行变化，通过高速摄像机观察燃烧情况，若连续5次点燃试验未被点燃，则该种材料不能被点燃的概率为41％，若连续22次均未被点燃，则该种材料不能被点燃的概率为90％；

步骤七：记录最高未燃压力/温度和最低点燃压力/温度；

步骤八：通过排气阀对试验釜内进行泄压，待压力传感器检测试验釜内压力与常压一致后打开试验釜；

步骤九：操作人员对剩余金属样条进行测量，记录其烧蚀率；

步骤十：通过高压压力传感器对试验釜内压力进行实时测量，若釜内压力达到设计值，则安全阀打开进行泄压。