[发明专利]一种等离子体点火实验装置及方法

说明书

本发明实施例公开了一种等离子体点火实验装置，用于测量所述ADN基单组元推力器在等离子体点火及工作过程中的参数变化，其包括：供给系统、激光诊断系统和数据采集系统；还公开了一种等离子体点火实验方法，包括如下步骤：启动数据采集系统和高压气瓶；惰性气体进入ADN基单组元推力器内放电产生等离子体；将ADN基推进剂加注至ADN基单组元推力器中，等离子体点火；ICCD拍摄获取的燃烧室图像信息；排出供气管路中的惰性气体以及供液管路中的ADN基推进剂；本发明实施例利用测量系统和数据采集系统确认等离子体对燃烧过程的影响，优化ADN基推进剂的配比，为ADN基单组元推力器开发新点火方式、提高性能提供实验支撑。

技术领域

本发明实施例涉及空间化学推进技术和等离子体点火技术领域，具体涉及一种等离子体点火实验装置及方法。

背景技术

二硝酰胺铵(Ammonium Dinitramide，缩写为ADN)基推进剂是一种发展潜力巨大的绿色推进剂，主要由二硝酰胺铵、燃料和水组成，具有毒性小、无污染、冰点低、稳定性高、挥发性小等优点，是空间技术的一个新的发展方向和研究热点，拥有广阔的应用前景。目前空间在轨飞行中应用的ADN基单组元推力器均为催化点火，但不断发展的过程中，研究人员发现如果要实现更大的推力量级，则需要更高能量密度的推进剂配比，随之将会产生更高的燃烧温度，长时间的高温作用会导致催化床结构的坍塌烧结以及其表面催化成分的失活，从而导致推力器无法正常工作。为了进一步扩大ADN基推力器的应用范围，开发新的点火方式是很有必要的。

针对推力器点火方式单一的问题，申请号为201910513121.9的发明专利公开了一种低温等离子体协同催化的ADN基单组元推力器，包括一体同轴顺次连接的喷注段、电离段、催化段、燃烧室；该发明具有多样化的点火方式，对完全转变现有催化解离的点火方式有重要意义

作为等离子体技术的一种新的应用途径，低温等离子体点火和助燃引起国内外科研人员的广泛关注。点火是燃烧过程的起点，不同的点火方式具有不同的物理化学过程。为了评估等离子体点火ADN基单组元推力器的工作性能，同时考虑到燃烧室复杂的环境，采用非接触式的光学测量手段能够有效的测量ADN基推力器点火及工作过程中的参数；有关于ADN基推进剂燃烧方面的工作现如今越来越深入到机理领域，因此需要更加准确地测量产物的时空分布，从而提供可靠的实验数据。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种等离子体点火实验装置及方法，实现ADN基单组元推力器由传统催化点火到新的等离子体点火方式的转变，满足现阶段对燃烧产物及推力器工作性能参数研究的需求，借助多种诊断设备及方法，测量结果为机理研究提供可靠性数据，有效促进ADN基推进剂燃烧模型的建立。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种等离子体点火实验装置，其特征在于，用于测量所述ADN基单组元推力器在等离子体点火及工作过程中的参数变化，其包括：

供给系统，包括连接在所述ADN基单组元推力器上的供液管路和供气管路，所述供气管路用于给所述ADN基单组元推力器提供惰性气体以产生放电等离子体，所述供液管路用于给所述ADN基单组元推力器提供ADN基推进剂；

激光诊断系统，用于给所述ADN基单组元推力器的光学测试窗口提供理论激发波长的激光诱导荧光；

数据采集系统，用于采集所述ADN基单组元推力器点火及工作过程中的实验参数和燃烧产物的分布情况并进分析处理。

本发明实施例的特征还在于，所述供气管路包括依次连接的高压气瓶、减压阀、针阀a、止回阀a和电磁阀a，所述电磁阀a连接在所述ADN基单组元推力器的一个供气供液管上，所述高压气瓶用于供给惰性气体；

所述供液管路包括依次连接的ADN储罐、针阀b、过滤器、止回阀b和电磁阀b，所述电磁阀b连接在所述ADN基单组元推力器的另一个供气供液管上，所述ADN储罐用于供给ADN基推进剂。