[发明专利]过载条件下固体火箭发动机非线性不稳定燃烧的试验方法

说明书

本发明公开的过载条件下固体火箭发动机非线性不稳定燃烧的试验方法，属于固体火箭发动机不稳定燃烧领域。本发明在固体火箭发动机地面静态不稳定燃烧试验的基础上增加过载条件；将固体火箭发动机安装于地面高过载测试装置上，调整高过载测试装置的过载角度θ与转速ω，使固体火箭发动机具有不同方向、大小的加速度，从而工作在不同过载条件下；当点火工作后，安装在封头处的脉冲触发器产生脉冲，触发固体火箭发动机的燃烧不稳定现象，同时通过标准内弹道压力传感器、高频响应压力传感器对固体火箭发动机的燃烧状态进行观察和记录；通过改变测试变量，分析过载与其他测试变量间的耦合作用，实现对固体火箭发动机在过载条件下的非线性不稳定燃烧试验。

技术领域

本发明涉及过载条件下固体火箭发动机非线性不稳定燃烧的试验方法，属于固体火箭发动机不稳定燃烧领域。

背景技术

随着导弹武器和航天推进剂技术的不断发展，大推力、远射程等需求不断提出，越来越多的高能推进剂应用于固体火箭发动机(SRM)中。由于高能复合推进剂极易导致燃烧不稳定问题，轻则引起内弹道曲线异常，重则引起固体火箭发动机爆炸，因此复合推进剂不稳定燃烧的理论一直是研究的热点。其中非线性不稳定燃烧的具体机理尚且缺少权威模型，其理论研究仍处于起步阶段，解决非线性不稳定燃烧在工程上有着极为迫切的需求。

与此同时，随着低空和空空导弹的发展，导弹的机动性有了更高的要求，这也使得SRM将在更大的横向及轴向过载工况中工作。过载条件下的加速度场可对燃烧过程产生较大影响，因此高过载工况可使推进剂的燃烧状况变得更加复杂，同时会引起固体火箭发动机的不稳定燃烧，造成固体火箭发动机工作异常，甚至报废。由于过载条件下SRM的燃烧涉及众多复杂的物理和化学过程，且会与其他影响不稳定燃烧的因素耦合作用，因此过载条件对固体火箭发动机燃烧的影响问题是目前固体火箭发动机研究的重点与难点。

20世纪末，针对线性和非线性不稳定燃烧问题，美国海军空战中心(Naval AirWarfare Center)的Blomshield教授对地面静态条件下工作的固体火箭发动机开展了大量试验，详细测试了各个因素对不稳定燃烧的影响。人们针对不稳定燃烧进行了大量试验，得到了各个因素的影响规律，但目前大部分不稳定燃烧的试验均只在地面静态条件下进行，未考虑实际状况下固体火箭发动机所受到的高过载条件的影响。由于过载条件对固体火箭发动机的工作过程以及不稳定燃烧现象有着较大的影响作用，因此现有的试验结论无法完全适用于工作在真实工况下的固体火箭发动机。针对过载对燃烧过程的影响，国外研究者对于过载条件下固体推进剂的燃烧规律已经有了相对深入的了解，如Glick在ThiokolChemical Corporation的资助下开展了大量试验，通过理论与试验对比总结了过载对推进剂燃速的影响，但未说明过载与不稳定燃烧之间的耦合作用；而国内仍处于需要通过大量试验总结过载对燃烧的影响的研究阶段，对于固体火箭发动机在过载条件下的不稳定燃烧机理更是了解甚少。过载条件与影响非线性不稳定燃烧的其他因素之间的耦合作用仍有待进一步的揭示。

发明内容

为了解决目前固体火箭发动机非线性不稳定燃烧理论尚不完备，试验条件未考虑实际工作状况下所受的过载条件影响，造成所得规律与真实工况差距较大，且过载条件与不稳定燃烧的耦合作用尚未明确的问题，本发明目的是提供一种固体火箭发动机在地面高过载条件下的非线性不稳定燃烧的试验方法。本发明能够测试的工况包括：(1)固体火箭发动机在过载条件下，由脉冲触发引起不稳定燃烧的内弹道性能的测试；(2)通过调整高过载测试装置的过载角度与转速获得不同的过载条件，进行不同过载条件下的测试；(3)通过改变测试变量，进行固体火箭发动机在不同过载条件、工作压强、推进剂药型、稳定性添加剂、固体火箭发动机长度及脉冲强度的条件下的非线性不稳定燃烧试验。通过对上述工况的测试，模拟固体火箭发动机在实际高空作业、转弯时的复杂过载状态，分析复杂过载状态对非线性不稳定燃烧产生的影响以及过载与非线性不稳定燃烧影响因素之间的耦合作用，进而解决相关工程问题。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。