[发明专利]液体火箭发动机喷注器燃烧状态评估装置及方法

权利要求书

1.一种液体火箭发动机喷注器燃烧状态评估装置，其特征在于：包括连接组件、N个热电偶(11)以及依次同轴设置的前法兰(2)、身部(3)、喷管(4)和后法兰(5)，N为大于等于2的整数；身部(3)上设置有燃烧室(31)，喷管(4)上设置有与燃烧室(31)同轴且连通的喉道(41)；

所述连接组件用于紧固前法兰(2)和后法兰(5)，实现身部(3)和喷管(4)的夹紧；

所述身部(3)外壁开设有与燃烧室(31)连通的燃烧室测压孔(9)，以及沿径向开设有轴向均布的N个热电偶放置孔(8)，热电偶放置孔(8)包括外孔(81)和直径小于外孔(81)的内孔(82)，内孔(82)底面与燃烧室(31)内壁面之间存在距离h，h满足：

其中，p为燃烧室(31)工作过程中的最高压力，d为内孔(82)的直径，n为安全系数，σ为燃烧室材料的抗剪切强度；

相邻2个热电偶放置孔(8)的轴线间隔为a，a满足：a≥2d′；

其中，d′为外孔(81)的直径；

所述N个热电偶(11)分别设置在N个热电偶放置孔(8)内，每个热电偶(11)上设有与外孔(81)配合的限位部(18)，以及套装有位于限位部(18)外侧的弹簧(16)；

所述身部(3)外壁设有热电偶放置孔(8)的位置设置有压板(13)，用于通过弹簧(16)将热电偶(11)压紧在热电偶放置孔(8)中。

2.根据权利要求1所述液体火箭发动机喷注器燃烧状态评估装置，其特征在于：所述N个热电偶(11)的外端均伸出压板(13)；

所述限位部(18)为设置在热电偶(11)外圆面的环形限位凸起，环形限位凸起设置在外孔(81)上，弹簧(16)的两端分别通过环形限位凸起外端面和压板(13)内端面限位；

所述弹簧(16)上套装有限位套筒(17)，限位套筒(17)的一端止靠于身部(3)外壁，另一端与压板(13)内端面之间存在距离。

3.根据权利要求2所述液体火箭发动机喷注器燃烧状态评估装置，其特征在于：所述连接组件包括沿周向布置的M个锁紧件，M为大于等于2的整数，每个锁紧件包括长螺杆(7)和2个第一螺母(12)，长螺杆(7)设置在前法兰(2)和后法兰(5)上，且两端分别伸出前法兰(2)和后法兰(5)，并与第一螺母(12)连接。

4.根据权利要求3所述液体火箭发动机喷注器燃烧状态评估装置，其特征在于：所述前法兰(2)和后法兰(5)均采用不锈钢材料，身部(3)和喷管(4)采用紫铜材料；

所述后法兰(5)上安装有可拆卸的堵盖(6)，用于喷注器(1)点火试验前的密封性检测。

5.根据权利要求1至4任一所述液体火箭发动机喷注器燃烧状态评估装置，其特征在于：所述前法兰(2)上设有火花塞放置孔(10)；

所述前法兰(2)与身部(3)之间、身部(3)和喷管(4)之间、喷管(4)和后法兰(5)之间均采用定位槽和定位块配合方式。

6.一种液体火箭发动机喷注器燃烧状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将待评估喷注器(1)与评估装置的前法兰(2)对接，热电偶(11)安装到位，进行设定时间段的点火试验，测得所有热电偶(11)在各采样时间点的瞬态壁温；

2)对瞬态壁温进行热流反演计算，获得燃烧状态稳定后的燃烧室热流分布特征曲线；

3)根据燃烧室热流分布特征曲线，确定热流分布特征曲线的平稳段起点，该平稳段起点为火焰结束位置，根据火焰结束位置获得火焰长度，进而评估喷注器(1)燃烧状态。