[发明专利]一种用于测量复合推进剂压力耦合响应函数的脉冲触发器

说明书

本发明涉及一种用于测量复合推进剂压力耦合响应函数的脉冲触发器，属于固体火箭发动机技术领域。脉冲触发器采用每段推进剂单独配套药筒、推进剂在药筒内贴壁浇注、药筒之间螺纹连接的装药形式，遵循脉冲药盒盛装脉冲药并在药筒间螺纹连接之前安放其中、最后药筒盖和药筒螺钉连接的设计方式，在装药时，每段推进剂贴壁浇注在其单独配套的药筒内形成整体、没有缝隙，药筒与药筒螺纹连接、药筒与药筒盖螺钉连接且都安装有密封圈，密封性良好，连接之前将脉冲药盒安放于药筒与药筒、药筒与药筒盖的空腔位置使得脉冲源与推进剂整合为一体，推进剂的药量可以控制脉冲激励的时序，结构简单，易于维护。

技术领域

本发明涉及一种用于测量复合推进剂压力耦合响应函数的脉冲触发器，尤其涉及一种通过T型燃烧器测定固体火箭发动机不稳定燃烧压力耦合响应函数所使用的脉冲触发器，属于固体火箭发动机技术领域。

背景技术

随着航天运载火箭技术的发展，特别是对大推力火箭发动机需求的不断提高，众多运载火箭采用了大长径比、高装填、高能推进剂的固体火箭发动机。此类发动机的共同特点是，容易在流场内产生流动不稳定性，而且发动机燃烧稳定性随工作时间不断变差，在工作末期极易出现不稳定燃烧现象。固体火箭发动机不稳定燃烧又称为燃烧不稳定或振荡燃烧，是发动机研制过程中经常遇到的棘手问题之一，其基本特征是燃烧室压力、燃速以发动机内声腔固有频率作周期或近似周期性的变化。不稳定燃烧现象将会引起内弹道曲线异常，燃烧室内的压力振荡与发动机壳体耦合，会导致火箭的制导系统受到干扰，如果压力振荡幅值持续增大，严重时会引起发动机爆炸，导致灾难性后果。传统的理论知识与工程方法难以消除此类发动机内的不稳定燃烧现象，因此，只能针对复合推进剂压力耦合响应等关键增益机理开展深入研究。

压力耦合响应函数，是固体推进剂燃烧稳定性的一个特征量，也是预估固体火箭发动机燃烧稳定性的重要参数。自20世纪50年代以来，科研人员一直在研究燃烧响应理论，逐步弄清了一些不稳定燃烧的机理。但是，由于压力耦合响应函数是频率、推进剂组份、燃烧室平均压力等的函数，现有的理论无法准确的确定推进剂压力耦合响应函数，只能通过试验获得所需数据。通过几十年的研究，现已发展了多种测定压力耦合响应函数的方法，其中比较成熟且广泛采用的方法是T型燃烧器脉冲法。

利用T型燃烧器脉冲法测定压力耦合响应函数，实质上就是为T型燃烧器安装一个含两次脉冲的脉冲触发器。T型燃烧器脉冲法的工作原理是，在试件的燃烧过程中和燃烧刚刚结束时，各施加一次脉冲。由于试件增益小于阻尼，两次脉冲所激发的振荡均按指数规律衰减。第一次脉冲的衰减常数包含有燃面增益和声腔的阻尼，第二次脉冲只含有阻尼。如果假定燃烧期和燃烧结束后瞬间的阻尼是相同的，则燃面的增益系数可以通过两次脉冲的衰减常数计算出。因此，脉冲触发器的两次脉冲激励关键且重要。

目前，现有的与T型燃烧器配套工作的脉冲触发器，主要为外加的脉冲触发激励装置，存在系统复杂、操作繁琐、可靠度低等问题。中国发明专利申请“一种用于测定固体火箭发动机燃烧不稳定性的脉冲发生器”(专利申请号201910034135.2)提出了一种脉冲发生器,其采用药量调节脉冲大小、推进剂控制时序、将脉冲源与推进剂整合一体安置在T型燃烧器内部的设计方式，消除了常用的外加脉冲触发激励装置系统复杂、可靠度低的缺陷，简化了整体结构。

但是，该脉冲发生器及其结构，是通过将黑火药直接埋放在T型燃烧器推进剂中以此产生脉冲激励，该技术手段存在塑料包裹推进剂和黑火药激励源、推进剂装药与T型燃烧器密封不严、高温燃气从两者缝隙中侵入提前点燃黑火药产生脉冲激励而且增大推进剂燃烧面积、超出设计使得脉冲时序失效、T型燃烧器内压力猛增等一系列问题和不足。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的塑料包裹推进剂和黑火药激励源、推进剂装药与T型燃烧器密封不严，导致装药蹿火、脉冲时序失效和T型燃烧器内压力猛增等问题和不足，提出一种新的脉冲触发器，用于通过T型燃烧器脉冲法研究固体火箭发动机燃烧不稳定现象。