[发明专利]一种硼粒子激光点火燃烧实验装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种硼粒子激光点火燃烧实验装置及实验方法，涉及固体发动机实验技术领域。将实验装置和高速摄相机安放在标定位置。实验装置采用自动送药机构的电磁铁与盛药漏斗配合，通过外界电压信号控制盛药漏斗内硼粒子呈离散状态均匀按预定时间下落，进药机构电磁铁收缩中的硼粒子从漏斗下落并穿过激光束，实现硼粒子在运动过程中和气氛接触充分的状态下进行激光点火，打开高速摄相机开始采集图像，保证硼粒子激光点火与高速相机图像采集过程的同步进行。实验装置结构简单、可靠，实验方法快速便捷，可实现硼粒子在运动中与气氛接触充分的状态下进行激光点火、燃烧，以及对整个实验过程进行图像信息的采集和记录。

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机实验技术领域，具体地说，涉及一种硼粒子激光点火燃烧实验装置及实验方法。

背景技术

目前研究硼粒子点火燃烧性能所采用的点火方式主要有激波管点火、平焰燃烧器点火、本生炉点火、激光发生器点火等方式，其中激光点火因其有点火温度高、升温速率快、稳定性好、抗干扰能力强、安全性高等优点而被广泛使用，然而使用激光点火方式的硼点火燃烧实验装置普遍采用将硼粒子静态堆置再进行点火的方式，这种点火方式会导致硼粒子与周围气氛接触不均及多个粒子堆叠的问题。

发明专利CN104330519A中公开了“一种粒子气流悬浮激光点火实验装置”，该装置上安装有四个透明窗，其中两个为观察窗，两个为锗玻璃窗。两个观察窗可以实现对工作过程的观察和测试。激光点火器产生的高能激光通过两个锗玻璃点燃燃烧器内悬浮的粒子。实验过程中，可以充入单种气体或同时充入不同气体，测试不同气体环境下粒子的点火过程。该装置还可以清楚的得到粒子的点火过程，并通过高速摄影装置得到清晰的粒子点火燃烧图片。但是该装置存在明显的不足，会导致硼粒子与周围气氛接触不均及多个粒子的堆叠现象。

发明专利CN104181160A中展示了“一种基于固体推进剂激光点火实验的信号采集装置”，该装置由激光管、图像记录设备、光电采集系统和燃烧器组成。其中燃烧器包含一个观察窗口和一个锗玻璃窗口。激光经过锗玻璃后点燃固体推进剂药柱，光电采集系统采集燃烧过程的火焰信号，图像系统采集固体推进剂燃烧过程的图片。该装置可以方便对固体推进剂进行点火，并测量固体推进剂的点火延迟期，但是对于颗粒状物质，火焰亮度太弱，一个观察窗无法可靠观察到点火过程，而且由于二极管探头比粒子尺寸大，造成该装置无法准确测量点火延迟期。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种硼粒子激光点火燃烧实验装置及实验方法；该实验装置及实验方法采用自动送药机构，使硼粒子在分散状态下落经过激光束而被点燃，实验装置结构简单、可靠，能实现硼粒子在运动中与气氛接触充分的状态下进行激光点火、燃烧，以及对整个过程进行图像信息的采集和记录；实验方法快速便捷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:硼粒子激光点火燃烧实验装置，包括燃烧器顶板、有机玻璃、窗口压螺、燃烧器底板、密封电极、备用电极、锗玻璃、锗玻璃窗口压螺、密封圈、燃烧器和燃烧器进药机构，其特征在于所述燃烧器与燃烧器顶板、燃烧器底板通过螺栓紧固，燃烧器与燃烧器顶板、燃烧器底板间嵌入有密封圈，燃烧器侧壁上相对的部位设置有锗玻璃激光入射窗、有机玻璃观察窗，并分别嵌入锗玻璃、有机玻璃，旋入对应的锗玻璃窗口压螺、窗口压螺压紧；两组密封电极位于燃烧器顶板上，两组备用密封电极安装在燃烧器侧壁上位于锗玻璃激光入射窗的上部；所述密封电极和备用电极为结构相同的部件，密封电极的电极导电体与压线螺母、紧固螺母、垫片、电极绝缘环、电极密封套配合安装，两套电极分别深入到燃烧器内；燃烧器上安装有压强传感器和进排气阀门；