[发明专利]模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法和实验装置

说明书

本发明公开了一种模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法和实验装置，实验方法为：在第一火箭发动机内进行第一次烧蚀实验，实验完成后，将实验段与第一收敛段分离，再将实验段与第二收敛段组装成为第二火箭发动机，间隔一定时间后，在第二火箭发动机内进行第二次烧蚀实验。通过本方法解决了现有技术中不能研究脉冲间隔时间对绝热材料烧蚀特性影响、以及不能够较好的模拟双脉冲发动机工作环境的问题。

【技术领域】

本发明属于绝热材料烧蚀技术领域，具体涉及一种地面模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法和实验装置。

【背景技术】

为了有效提高导弹的生存能力和作战能力，增加其射程，合理分配和使用能量，有时需要发动机多次启动。因此，采用能多次点火的多脉冲固体火箭发动机是未来导弹动力装置发展的趋势，目前的主流是双脉冲固体火箭发动机。双脉冲火箭发动机工作过程分为I脉冲-间隔期-II脉冲，具有两段独立的工作过程。在传统固体火箭发动机环境下，绝热材料的烧蚀是一个连续的过程，实验后生成具有炭化层-热解层-原始层的三层结构。而双脉冲发动机工作过程由于存在脉冲间隔，该阶段绝热材料在无燃气条件下继续烧蚀，工作完成后的绝热材料炭化层具有特殊的双层炭化层结构。

目前国内外对绝热材料烧蚀特性的研究开展大量的实验工作。Koo设计了模拟固体火箭发动机[1](SSRM)，其热流可达到2,840～13,700kW/m，火焰温度达到2,200oC，含铝燃气速度可以达到2,000m/s。其燃气速度远远高于燃烧室环境而温度偏低。何国强等人发展了能够缩比烧蚀实验发动机[2]，可以模拟真实固体火箭发动机燃烧室内环境。此外，通常采用氧乙炔烧蚀实验装置考核绝热材料[3]。传统的烧蚀实验研究方法准备周期长，不能研究脉冲间隔时间对绝热材料烧蚀特性的影响，而氧乙炔烧蚀实验的热流、压力、燃气速度等条件和发动机内环境相差较大，能够较好的模拟双脉冲发动机工作环境的烧蚀实验装置未见报道。

参考文献：

[1]Chaboki,A.,Koo,J.H.et al.,Supersonic Torch Facility for AblativeTesting,AIAA-90-1761,June 1990.

[2]何国强，陈景蕙，季成伍等，固体火箭发动机内绝热层烧蚀率实验研究，推进技术，Aug.1993，No.4。

[3]Natali M,Kenny J M,Torre L.Science and technology of polymericablative materials for thermal protection systems and propulsion devices:Areview[J].Progress inMaterials Science,2016,84:192-275.

【发明内容】

本发明的目的是提供一种模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法和实验装置，以解决现有技术中不能研究脉冲间隔时间对绝热材料烧蚀特性影响、以及不能够较好的模拟双脉冲发动机工作环境的问题。

本发明采用的第一种技术方案：模拟双脉冲固体火箭发动机烧蚀的实验方法，

先组装第一火箭发动机，第一火箭发动机包括贯通的第一燃烧段、第一收敛段、实验段和喷管，第一收敛段和实验段为可拆卸连接；

再组装部分发动机，部分发动机包括贯通的第二燃烧段和第二收敛段，第二收敛段上设有与实验段可拆卸连接的连接部；

其中，在第一燃烧段和第二燃烧段中分别放置有不同的脉冲推进剂，在实验段中放置绝热材料试件；

在第一火箭发动机内进行第一次烧蚀实验，实验完成后，将实验段与第一收敛段分离，再将实验段与第二收敛段组装成为第二火箭发动机，间隔一定时间后，在第二火箭发动机内进行第二次烧蚀实验。