[发明专利]基于长尾管的固体火箭发动机羽流中凝相产物收集装置

权利要求书

1.基于长尾管的固体火箭发动机羽流中凝相产物收集装置，其特征在于：包括燃气发生室(1)、喷管(2)、混合收集通道(4)和连接支撑机构；

所述的燃气发生室(1)包括燃烧室壳体、推进剂、绝热层，其中燃烧室壳体为对称回转体结构的空心圆柱体，燃烧室壳体、绝热层的尺寸和材料及推进剂的装药量、装药方式由实际需求决定，燃气发生室(1)通过中心架竖直固定在试验台上；

所述的喷管(2)包括收敛段、临界段和扩张段，燃烧室壳体敞口端与喷管(2)收敛段大口端密封固定连接，且喷管(2)收敛段的外壁上有若干互不干涉且均匀分布的环形通孔，所述的环形通孔用于实现羽流中凝相产物初步降温，通孔处通过螺纹连接第一扇形喷头，第一扇形喷头通过连接支撑机构中的高压软管与冷气气瓶相连接；喷管(2)的临界段和扩张段的尺寸根据实际需求决定；喷管(2)扩张段设有用于与混合收集通道空心圆柱体密封固定连接的螺纹；

所述的混合收集通道(4)主要由空心圆柱体、扩张段、收集室及收集室顶盖(5)组成；混合收集通道(4)的前端为对称回转体结构的空心圆柱体，与喷管(2)扩张段大口端螺纹密封固定连接；为进一步实现羽流中凝相产物降温，空心圆柱体的外壁面上设有若干个互不干涉且均匀分布的环形通孔，通孔处通过螺纹连第二接扇形喷头，第二扇形喷头通过连接支撑机构中的高压软管与冷气气瓶相连接；混合收集通道(4)后端的扩张段与喷管(2)扩张段结构相同，尺寸由降速需求决定；混合收集通道(4)的末端是收集室和收集室顶盖(5)，收集室与混合收集通道(4)中的扩张段相互耦合；收集室顶盖(5)与收集室密封连接，收集室顶盖(5)上分布至少两个环形通孔，其中一个环形通孔通过压力传感器转接座(6)与压力传感器相连接，另一个环形通孔通过第三扇形喷头与冷气气瓶相连接，同时环形通孔周围有若干排气孔，通过中空压紧螺栓(11)将过滤网固定在收集室顶盖(5)上，过滤网孔径根据凝相产物粒径决定。

2.如权利要求1所述的基于长尾管的固体火箭发动机羽流中凝相产物收集装置，其特征在于：所述的连接支撑机构包括中心架、高压软管、支架、螺钉、垫板、固定螺栓(8)、垫片(9)、固定螺母(10)。

3.如权利要求2所述的基于长尾管的固体火箭发动机羽流中凝相产物收集装置，其特征在于：为了便于凝相产物混合液收集及加工装配，所述收集室选U型收集室且底部选用环形圆柱结构。

4.如权利要求1或2所述的基于长尾管的固体火箭发动机羽流中凝相产物收集装置，其特征在于：根据降温需求确定混合收集通道(4)的长度，从而保证凝相产物到达粒子收集室时的速度和温度。

5.如权利要求1或2所述的基于长尾管的固体火箭发动机羽流中凝相产物收集装置，其特征在于：所述高压软管选高压金属软管。

6.如权利要求1或2所述的基于长尾管的固体火箭发动机羽流中凝相产物收集装置，其特征在于：工作方法为，

步骤一：将燃气发生室(1)中的燃烧室壳体、推进剂和绝热层根据发动机实际情况进行组装，燃烧室壳体敞口端与喷管收敛段大口进行固定密封连接；

步骤二：将燃气发生室(1)及喷管(2)通过中心架竖直固定在试验台上，混合收集通道(4)与喷管(2)扩张段通过螺纹及垫片连接，连接支撑机构中的支撑架用来支撑混合收集通道(4)，调节支撑架及垂直方向上的高度，使得混合收集通道(4)与燃气发生室(1)同轴心；

步骤三：通过螺栓、垫片及螺母连接混合收集通道(4)中的收集室及收集室顶盖(5)，并安装喷管(2)收敛段、混合收集通道(4)前端及收集室顶盖(5)的第三扇形喷头及过滤网(7)；

步骤四：使用高压软管分别将喷管(2)收敛段外壁面、混合收集通道(4)前端外壁面及收集室顶盖(5)的第三扇形喷头与高压冷气气瓶连接；

步骤五：将压力传感器通过压力传感器转接座(6)与收集室顶盖(5)连接，压力传感器与PC端的信号采集系统相连接，并对压力信号空采，保证压力传感器的工作性能；

步骤六：检查并确保收集装置的稳定性；

步骤七：依次打开冷气气瓶，使得第三扇形喷头喷出均匀的冷却气体；

步骤八：启动点火装置，并开始压力信号采集；

步骤九：当燃气发生室(1)中喷出高温高速的凝相产物时，喷管(2)收敛段处喷入冷却液体，对凝相产物初步降温；凝相产物经过喷管(2)加速至超音速，从喷管(2)出口喷出并进入混合通道(4)前端的空心圆柱体内，混合通道(4)前端同时喷出冷却液体，进一步降温，由于超音速流动的流动特征，凝相产物在混合通道(4)的扩张段进行大范围降速，到达收集室；收集室顶盖(5)上的第三扇形喷头喷出冷气喷雾，凝相产物最终随着喷雾中的液体进入收集室，从而达到收集高温高速凝相产物的目的；发动机工作完毕，待设备冷却，将粒子收集室中冷却液体倒出；将收集到的液体静置，过滤得到其中的凝相粒子，并进行干燥，干燥后颗粒进行电镜扫描、粒度测试分析。