[实用新型]一种固体火箭发动机羽流烟颗粒测试装置

说明书

根据本实用新型的固体火箭发动机羽流烟颗粒测试装置，包括激光调制部，位于发动机羽流与激光光源部之间，调制入射激光的光斑大小、扩束角度、有效照射测量区域的激光空间参数；激光接收部，位于发动机羽流的另一侧，激光接收部用于汇聚接收经待测羽流后的不同波长的透射激光，并通过半透半反镜分束成第一光束、第二光束两束光；激光衍射探测部接收第一光束，用于探测第一光束衍射光能分布；激光衰减探测部接收第二光束后照射光栅后按波长分成多束分激光；颗粒测试处理部用于控制激光光源部，颗粒测试处理部与激光衍射探测部、激光衰减探测部分别通信连接，用于处理、显示固体火箭发动机羽流烟颗粒参数。

技术领域

本实用新型属于航天动力技术领域，涉及一种固体火箭发动机羽流烟颗粒测试装置。

背景技术

固体火箭发动机以其高可靠性和良好性能广泛应用于航天动力领域。随着军事与航天迅速发展，对于固体火箭发动机要求越来越多，推进剂配方的研制不再是片面地追求更高能量，而是逐渐转变成为在保证能量性能的同时追求低特征信号等综合性指标。固体火箭发动机排气羽流是以超声速排出喷管的燃烧产物，其在喷管出口处会进一步扩散、膨胀，形成发光发热羽流流场，其与周围环境的相互作用，会形成烟雾、辐射、对探测或制导信号衰减等多种效应，这些效应统称为排气羽流的特征信号。

发动机排气羽流会产生浓烈烟雾，烟雾中含有大量高温液体及固体颗粒，会对载体的机身造成侵蚀和沾污、干扰载体通信、造成信号衰减等问题。发动机羽流颗粒参数是这些不利影响的重要表征。然而这些羽流颗粒参数粒径具有多个量级(从纳米到毫米量级)，颗粒浓度也具有较大范围，并且温度较高，辐射较强，这给羽流颗粒参数测试带来巨大挑战，目前主要采用收集法来获得发动机羽流颗粒，但这类方法收集颗粒的效率有限，收集后冷态测试与真实高温状态相比误差较大，目前尚无有效的在线测试手段来评价固体火箭发动机羽流烟颗粒参数。

实用新型内容

本实用新型的目的之一是提供一种固体火箭发动机羽流烟颗粒测试装置，通过测量不同波长激光经待测羽流后的衍射光能分布及衰减程度，基于建立的烟颗粒反演算法来获得固体火箭发动机羽流烟颗粒参数，进而评估固体火箭发动机羽流烟颗粒特征信号。

本实用新型提供了一种固体火箭发动机羽流烟颗粒测试装置，具有这样的特征，包括激光光源部，位于发动机羽流一侧，用于产生不同波长的入射激光；激光调制部，位于发动机羽流与激光光源部之间，用于接受入射激光，调制入射激光的光斑大小、扩束角度、有效照射测量区域的激光空间参数；激光接收部，位于发动机羽流的另一侧，激光接收部用于汇聚接收经待测羽流后的不同波长的透射激光，并通过半透半反镜分束成第一光束、第二光束两束光；激光衍射探测部，接收第一光束，用于探测第一光束衍射光能分布；激光衰减探测部，接收第二光束后照射光栅后按波长分成多束分激光；以及颗粒测试处理部，用于控制激光光源部，其中，颗粒测试处理部与激光衍射探测部、激光衰减探测部分别通信连接，用于处理、保存与显示固体火箭发动机羽流烟颗粒参数。

在本实用新型提供的固体火箭发动机羽流烟颗粒测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，激光光源部包括激光控制器、多个激光器、光纤耦合器、光纤准直器，激光控制器分别与多个激光器连接，用于控制不同波长的多个激光器产生激光，激光器产生的激光经光纤输出至光纤耦合器中，光纤耦合器接收激光器产生的激光并将激光耦合到输出光纤中，光纤耦合器通过输出光纤与准直器连接。

另外，在本实用新型提供的固体火箭发动机羽流烟颗粒测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，激光调制部包括高斯透镜与光阑，激光调制部接收激光光源部发出的入射激光，通过设置高斯透镜与光阑的位置参数，调制入射激光的光斑大小、扩束角度、有效照射测量区域的激光空间参数，将入射激光调制成一束汇聚的照射羽流中测量区域且定位在高斯光束瑞利区的高斯激光光束，从而控制有效照射测量区域的位置和大小，使得测量结果表征对象可以控制。