[发明专利]一种旋转过载条件下推进剂燃烧火焰图像成像镜头及采集装置

说明书

本发明公开了一种旋转过载条件下推进剂燃烧火焰图像成像镜头及采集装置。本发明的成像镜头和图像采集装置为抗过载设计，镜头内为多压圈设计，避免过载累积；同时凸透镜所配压圈进行超环面设计与加工，避免应力集中；凹透镜扩展出平面台阶便于固定；进一步，透镜固定时采用注胶工艺；使得成像镜头与图像采集装置的抗离心过载能力满足推进剂的旋转过载测试需求，保证工作过程中设备不受损坏。本发明易于集成在旋转过载试验台上，只需设计好燃烧室与连接支架的接口，镜头具有调焦功能，即可实现旋转条件下与燃烧室相对静止，实现对火焰的持续拍摄功能。

技术领域

本发明涉及推进剂旋转过载燃烧的测试技术，具体涉及一种旋转过载条件下双基系推进剂燃烧火焰图像成像镜头及采集装置。

背景技术

现代战争中武器系统的高精度、高速度、高突防能力成为使命成败的决定性因素。如高速地空反导导弹、空空导弹、炮射导弹等，在高加速、强机动飞行或急转弯过程中，会产生较大的飞行过载和横向过载。过载环境将影响固体火箭发动机装药燃烧和内流场，导致推进剂燃速增加，使燃烧室压强升高、工作时间缩短，影响了装药燃烧产物的流动规律，进而影响发动机内弹道性能和导弹的外弹道性能；过载环境恶化了装药包覆层的烧蚀环境，严重时导致包覆层防护失效，发动机烧穿解体。据文献报道，国外曾发生过高过载影响推进剂装药正常工作而导致弹箭武器装备失效的诸多案例，在此背景下开展了大量的旋转过载下推进剂的配方设计、静态及过载条件下的内弹道性能试验、数值模拟等研究，以期深入了解旋转过载条件下推进剂的燃烧特性规律和机理。

旋转过载条件下推进剂燃烧火焰结构、火焰温度、燃烧速度等是燃烧性能的主要表征参数，可用于评价和表征火箭发动机旋转过载燃烧特性，揭示燃烧机理，最终为炮射导弹用推进剂装药设计提供理论指导和技术支撑。推进剂的燃烧性能分析需首先在旋转过载条件下采集其燃烧图像，但目前尚无可靠成像镜头及成像装置对旋转过载条件下改性双基推进剂燃烧火焰的图像进行采集。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明一方面提供了一种旋转过载条件下推进剂燃烧火焰图像成像镜头。

为此，本发明所提供的成像镜头包括镜筒，所述镜筒内从物侧到像侧依次设有滤光片、第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜物侧面为凸面，像侧面光轴附近为凹面、其余像侧面为平面；所述第二透镜物侧面为凸面，像侧面光轴附近为凹面、其余面为平面；所述第三透镜的物侧面光轴附近为凹面、其余物侧面为平面，像侧面光轴附近为凹面、其余像侧面为平面；所述滤光片与镜筒入口之间设有用于固定滤光片的第一压圈，该第一压圈与滤光片平面接触；所述滤光片与第一透镜之间设有用于隔开滤光片和第一透镜的第一隔圈，且第一隔圈分别与滤光片和第一透镜接触，其中第一隔圈与滤光片为平面接触，第一隔圈与第一透镜接触的面为超环面设计；所述镜筒内还设有用于固定第二透镜的第二压圈，该第二压圈位于第二透镜的物侧且与第二透镜平面接触，且第二压圈与第二透镜接触的面为超环面设计；所述第二透镜与第三透镜之间设有用于隔开第二透镜与第三透镜的第二隔圈，且第二隔圈分别与第二透镜和第三透镜为平面接触。

进一步，所述第一透镜所在镜筒的内壁部位设有第一环状凹槽，镜筒壁上设有与第一环状凹槽相通的第一注胶孔，第一环状凹槽内通过第一注胶孔注有固定第一透镜的胶体；

所述第二透镜所在镜筒的内壁部位设有第二环状凹槽，镜筒壁上设有与第二环状凹槽相通的第二注胶孔，第二环状凹槽内通过第二注胶孔注有固定第二透镜的胶体。

进一步，所述镜筒的入口处设有插拔式镜框，该插拔式镜框内设有中性衰减滤光片。

优选的，所述镜头的抗离心过载能力≮200g。

本发明还提供了一种旋转过载条件下推进剂燃烧火焰图像采集装置。所提供的图像采集装置包括旋转过载发生装置，所述旋转过载燃烧发生装置包括转轴和安装在转轴上的旋转盘或旋转臂；还包括燃烧室、抗过载相机和上述镜头；