[发明专利]一种低气压激光点火测试系统

说明书

本发明提供低气压激光点火测试系统，包括：点火舱以及缓冲舱，点火舱包括：点火燃烧室和压强传感器，压强传感器与点火燃烧室连接，点火燃烧室放置在舱内底座上，包括绝热层；推进剂，与所述绝热层同轴连接；准直器，与激光光纤头连接；拉瓦尔喷管；所述缓冲舱内设置有过滤器，其与舱封头连接，所述过滤器包括气体处理层和金属过滤网，气体处理层被包裹在金属过滤网中。本发明提供的低气压激光点火测试系统以玻璃取代金属作为点火舱和缓冲舱的材料，使得整个系统可视化，可观察低气压条件下激光点火推进剂的全过程。其中的缓冲舱和过滤器，可以对推进剂燃烧的产物进行有效的处理和过滤，同时平衡燃气产生的压力波动。

技术领域

本发明涉及固体推进剂点火技术领域，尤其涉及一种低气压激光点火测试系统。

背景技术

基于激光控制推进剂燃烧的固体推进技术成为微小卫星推进系统的一个重要备选方案。激光经准直器整形后辐照在推进剂表面，推进剂积累能量后燃烧，激光辐照能量可控制推进剂的点火、熄火和燃速。推进的能量来源于激光能量和化学能量的耦合、叠加作用。由于应用背景为微小卫星，压强对推进剂燃烧的影响十分显著，所以需要开展低气压环境下的实验。需要设计一种可视化的真空系统，并测量燃烧室内部的压强。目前大型真空试验设备存在使用成本较高、准备时间长且真空泵容易被燃气污染的缺点。

公告号为104596768B的中国专利“测试固体燃料微推进器点火燃烧特性及推进性能的装置”是一种针对MEMS空间推进技术的地面测试系统，该系统中的激光光纤并没有接入真空舱，而是采用了透射的方式接入激光，只设置了一个舱体且无气体过滤装置。该专利中也没有设置缓冲舱，无法对推进剂燃烧的产物进行有效的处理和过滤，也无法平衡燃气产生的压力波动。

公告号为CN105044274B的中国专利“多根试样连续点火的激光点火实验装置”是针对于多根药柱的激光点火测试系统，该系统中不存在真空泵，激光光纤并没有接入真空舱，而是采用了透射的方式接入激光，只设置了进气和排气通道，只设置了一个舱体且无气体过滤装置。该专利装置中不能抽取舱内的气体，因此不能降低点火时的背压，其光路在真空舱内只能直线部署，并且也没有设置缓冲舱，无法对推进剂燃烧的产物进行有效的处理和过滤，也无法平衡燃气产生的压力波动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低气压激光点火测试系统，以解决现有试验设备存在使用成本较高、准备时间长且真空泵容易被燃气污染的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种低气压激光点火测试系统，包括：点火舱以及缓冲舱，点火舱包括：点火燃烧室和压强传感器，压强传感器与点火燃烧室连接，点火燃烧室放置在舱内底座上，包括绝热层；推进剂，与所述绝热层同轴连接；准直器，与激光光纤头连接；拉瓦尔喷管；所述缓冲舱内设置有过滤器，其与舱封头连接，所述过滤器包括气体处理层和金属过滤网，气体处理层被包裹在金属过滤网中。

进一步地，低气压激光点火测试系统还包括真空泵、压力表以及数据采集卡，真空泵通过管路与所述缓冲舱连接；压力表通过三通头与管路连接；数据采集卡与数据线连接，数据线通过航空插头与所述压强传感器连接。

进一步地，激光器与激光光纤连接，所述激光光纤通过内孔螺栓穿入所述点火舱并与所述准直器连接。

进一步地，所述激光器的功率调节范围为0～100W，波长为808nm。

进一步地，所述内孔螺栓与所述激光光纤之间采用胶密封。

进一步地，所述过滤器由活性炭和生石灰组成，所述金属过滤网孔径为100-200μm。

进一步地，所述点火舱和所述缓冲舱的中间舱段采用石英玻璃材料。