[发明专利]基于等速采样的复合推进剂燃烧产物凝聚相颗粒收集装置

说明书

本发明公开的基于等速采样的复合推进剂燃烧产物凝聚相颗粒收集装置，属于固体火箭技术领域。本发明是一种具有冷却燃气功能的管路和具有凝聚相颗粒质量大小分离收集功能的收集装置，主要由燃气发生器、冷却系统和收集系统组成，收集系统主要由旋风收集器和水集收集器组成。本发明通过控制气流平衡，对放入双喷管燃气发生器的固体复合推进剂进行等速燃气颗粒收集；在燃气颗粒收集过程中对外管路加水流实现对高温气流冷却作用；并通过旋风收集器和水集收集器实现不同质量大小的凝聚相颗粒分级收集。本发明便于进一步分析燃烧产物氧化铝颗粒的直径、质量和燃气含量比，为改进固体复合推进剂性能，解决相关技术问题提供支撑。

技术领域

本发明属于固体火箭技术领域，涉及一种基于等速采样的固体复合推进剂燃气颗粒收集装置。

技术背景

随着航天事业的发展，高能复合推进剂被广泛应用到固体火箭发动机中。复合推进剂燃烧过程中产生大量的凝聚相颗粒产物，凝相颗粒含量、形态和粒度分布对固体火箭发动机燃烧能量和稳定性具有重要的影响。但是由于燃气通道环境恶劣，无法直接测量和分析凝聚相颗粒性能，因此如何收集固体复合推进剂燃烧产生的燃气羽流颗粒并对颗粒进行分析成为国内外研究的重点。

传统的凝相颗粒收集方法为水集法或在固体火箭发动机尾部安装网罩的细网拦截法，但这些收集颗粒方法直接对尾部喷出的高温燃气羽流进行收集，导致收集过程中凝聚相颗粒在高温条件下出现团聚、剧烈碰撞等情况，而且也无法进行燃气羽流颗粒等速取样收集，导致无法预估燃气羽流凝聚相颗粒质量比例，所以需要设计一种具有冷却功能的等速收集固体复合推进剂燃气羽流颗粒的实验装置。

发明内容

本发明公开的基于等速采样的复合推进剂燃烧产物凝聚相颗粒收集装置所要解决的技术问题是：控制气流平衡，对放入双喷管燃气发生器的固体复合推进剂进行等速收集燃气颗粒；在燃气颗粒收集过程中对外管路加水流实现对高温气流冷却作用；并通过旋风收集器和水集收集器实现不同质量大小的凝聚相颗粒分级收集。本发明便于进一步分析燃烧产物凝聚相颗粒的直径、质量和燃气含量比，为改进固体复合推进剂性能，解决相关技术问题提供支撑。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的基于等速采样的复合推进剂燃烧产物凝聚相颗粒收集装置，是一种具有冷却燃气功能的管路和具有凝聚相颗粒质量大小分离收集功能的收集装置，主要由燃气发生器、冷却系统和收集系统组成。

燃气发生器发生器为圆柱形，包括后封头、挡药板口、前封头、传感器、点火器、L型喷管和安全阀。前封头外部呈方便工装的六角凸台型；前封头和挡药板对推进剂进行固定，防止固体推进剂燃烧时振动；后封头两侧安装两个用于避开采样管路的L型喷管，实现采样管入口流量恒定并且减少燃气羽流与外部水流冷却管接触；燃烧室上部设有传感器和安全阀；后封头中心开有螺纹口，燃烧器与深入其中的冷却管螺纹连接，采样管前端安装喇叭形进气口。

冷却系统包括采样管、水流冷却管和电磁阀；水流冷却管包裹采样管，左端与采样管喇叭形进气口螺纹连接，采样管与冷却管焊接为一体；冷却管为双层管路流动冷却，提高采样管中燃气冷却效率；出水口位于管路右侧上端，进水口位于管路右侧下端，进出水管口内设有螺纹，与进水管路螺纹连接；右端采样管接入电磁阀，通过控制采集管路通闭实现控制铝颗粒收集时间。

收集系统主要由旋风收集器和水集收集器组成。旋风收集器入口设计为切向入口，收集器上部分为圆柱形，下部分为圆锥形，方便颗粒分离，旋风室底部螺纹连接收集盒，收集燃气中的质量较大的氧化铝颗粒；旋风收集器端盖与旋风室通过螺纹固定。旋风收集器出气管和水集收集器通过U型管连接，实现两收集器互通。水集收集器上包含传感器、出气阀；水集收集器装有水，作为铝颗粒收集载体，收集未落入收集盒中的较小氧化铝颗粒。

作为优选，所述的燃气采样管和喇叭形进气口采用耐高温、强度高、抗热震的耐热材料制成；所述电磁阀具备耐高温、耐冲击性能；所述旋风收集器、水集收集器及相关材料均采用耐高温材料制成。