[发明专利]一种模块化富氧富燃燃气特性测试装置

说明书

本发明一种模块化富氧富燃燃气特性测试装置，属于固体火箭发动机结构和燃气测试技术领域；燃烧室壳体的入口端安装预混室，预混室外壁面上开有富氧气体进气口和富燃气体进气口，内壁面开有预混出口，将富氧富燃气体经预混室预通入燃烧室壳体内；燃烧室壳体下壁面靠近入口一端开有下侧富燃进气口；燃烧室壳体下壁面阶梯通孔内安装有燃料底座；富燃推进剂通过富燃载体安装于燃烧室壳体上端面的凹槽内；通过增加预混室、并将富燃载体和喉衬进行模块化设计，能够测得在不同压强、不同质量流量、不同富燃推进形状和尺寸下的富氧燃气和富燃推进剂气固耦合燃烧、和富氧富燃燃气同轴预混燃烧、和富氧富燃燃气垂直扩散燃烧的温度、压强、成分及燃烧波结构。

技术领域

本发明属于固体火箭发动机结构和燃气测试技术领域，具体涉及一种模块化富氧富燃燃气特性测试装置。

背景技术

固体推进剂是发动机的能量源，也是产生推力的工质源。固体推进剂的燃烧是支持与制约着火箭发动机的关键技术。固体推进剂的燃烧过程是一个以凝聚相、气相的物理和化学反应为基础的多阶段的复杂过程，反应速度快，这个过程主要为气相燃烧反应区进行，燃烧反应区的厚度一般只有几百微米，甚至更小。在整个过程中，固体推进剂的氧化剂和燃料各自独立的分解，然后扩散燃烧。在高温、高压、反应厚度小的条件下，氧化剂和燃料的分解、扩散、混合、燃烧难以分辨，不能深入了解燃烧机理。因此设计一种模块化的富氧富燃燃气测试实验装置研究富氧、富燃燃气的扩散、混合以及燃烧，揭示富氧、富燃燃气耦合燃烧的燃烧机理和燃烧过程。

专利CN201910609601.5公开了一种固体燃料扩散燃烧精细化诊断燃烧器，该装置由进气腔、喷注器、石英玻璃、燃烧室壳体、玻璃盖板、燃烧室顶盖、固体燃料、绝热层挡板、点火机构、喷管、压螺以及热电偶机构等组成。燃烧室的前后侧壁面设有方形通孔用以安装石英玻璃，石英玻璃与燃烧室壳体间放置有膨胀石墨垫片以及硅橡胶垫圈用以避免石英玻璃直接接触金属壳体。玻璃盖板设有与石英玻璃同尺寸的观察窗并与燃烧室壳体间通过螺钉封装。进气腔外接氧化剂供给管理并与燃烧室壳体通过螺纹连接固定，喷注器与进气腔采用间隙配合且喷注器根据实验需求可随时更换。燃烧室顶盖设有装药凹槽，燃料药柱固定于凹槽后整体从燃烧室壳体顶部开口端插入并用绝热层挡板封装。喷管通过压螺同轴固定于燃烧室壳体后端。固体燃料通过点火机构点燃，并利用热电偶机构实时监测燃料燃烧温度。该装置氧化剂只能同轴喷注，喷注方式单一，由于只有一个气体进气口，只能实现单一的气固燃烧，不能实现富氧气体和富燃气体的预混燃烧、富氧气体和富燃气体的扩散燃烧，由于燃烧室壳体厚度有限，使石英玻璃安装在燃烧室壳体中的厚度有限，在燃烧室高温高压下易造成玻璃破碎，由于壳体上没有开烟气测量成分的气孔，不能测量燃烧产物中的烟气成分，由于燃烧室中放置固体燃料的凹槽固定，使固体燃料的形状和尺寸固定，不能实现不同形状和尺寸下的气固燃烧。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种模块化富氧富燃燃气特性测试装置，通过增加预混室、并将富燃载体和喉衬进行模块化设计，能够测得在不同压强、不同质量流量、不同富燃推进形状和尺寸下的富氧燃气和富燃推进剂气固耦合燃烧、和富氧富燃燃气同轴预混燃烧、和富氧富燃燃气垂直扩散燃烧的温度、压强、成分及燃烧波结构。

本发明的技术方案是：一种模块化富氧富燃燃气特性测试装置，包括燃烧室壳体2、点火装置、测压座10，所述点火装置设置于燃烧室壳体2顶壁靠近入口一端，测压座10设置于燃烧室壳体2顶壁靠近出口一端；燃烧室壳体2内壁设置有绝热层24；其特征在于：所述燃烧室壳体2的入口端安装有预混室5，预混室5为一端设置有法兰结构的封闭腔体；所述法兰结构通过螺钉、垫片与燃烧室的入口端面密封安装，其外端面上开有两个通孔，分别作为富氧气体进气口3、富燃气体进气口4；预混室5位于燃烧室壳体2内的壁面上开有预混出口30，将富氧富燃气体经预混室5预混后通入燃烧室壳体2内；

所述燃烧室壳体2顶壁上、在测压座10和燃烧室壳体2出口之间开有第三通孔，作为烟气成分气孔，与集气箱、烟气分析仪、气相色谱仪连接，能够实现烟气成分原味分析；