[发明专利]一种用于固体推进剂燃速/燃温的测试装置及其测试方法

摘要

本发明公开一种用于固体推进剂燃速/燃温的测试装置及其测试方法，该装置包括定容燃烧器本体、堵头一和堵头二、设置在堵头一上的点火电极和泄压阀、及设置在堵头二上的温度传感器和压力传感器；定容燃烧器本体为圆柱形腔室结构，定容燃烧器本体的一端通过螺纹连接堵头一，另一端通过螺纹连接堵头二，定容燃烧器本体内设有夹持装置，夹持装置内固定有推进剂药柱，定容燃烧器本体外侧还设有数据采集处理单元，数据采集处理单元分别与所述压力传感器、温度传感器连接。本发明满足了推进剂能量定量化测试的要求，可模拟固体推进剂应用的高压环境，并能够获得推进剂在高压状态下的燃速数据、燃温数据，从而为推进剂的研制提供了较可靠的设计输入。

主权项

1.一种采用用于固体推进剂燃速/燃温测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1)使用PMMA丙酮溶液对推进剂药柱(12)的侧面进行包覆，干燥后涂一层薄环氧树脂，测量推进剂药柱(12)的几何尺寸参数，再将推进剂药柱(12)放置在夹持装置(10)内；2)将点火电极(5)、泄压阀(7)分别与堵头一(2)连接，然后将压力传感器(8)、温度传感器(9)分别与堵头二(3)连接，再将堵头一(2)、堵头二(3)与定容燃烧器本体(1)密封安装，并确保泄压阀(7)处于关闭状态；3)启动点火电极(5)引燃推进剂药柱(12)，推进剂燃烧产生大量气体，定容燃烧器中腔体内部压力上升，触发压力传感器(8)采集压力信号，温度传感器(9)采集推进剂火焰温度信号；4)推进剂燃烧完毕，试验结束，5‑8分钟后，打开泄压阀(7)，排出定容燃烧器内部的气体产物，卸下堵头一(2)，清除燃烧器内部残留的固体残渣；5)数据处理；a)分别读取推进剂燃烧过程中定容燃烧器的压强‑时间和温度‑时间数据曲线；b)定容燃烧器的压强、推进剂的火焰温度、推进剂的药柱密度满足以下关系式：S_w＝2π(r‑w)²+2π(r‑w)(h‑2w)           (2)w(t)＝∫r(p)dt             (4)式中：为气体质量生成速率，P为压强，V为定容燃烧器的容积，r(p)为推进剂的燃速，T_f为推进剂火焰温度，c_p为定压热容，c_v为定容热容，R为理想气体常数，ρ_p为推进剂药柱的密度，w为推进剂的已燃肉厚；m为定容燃烧器内的气体质量，P^·是压强变化率，是热量变化率，是气体常数变化率，定容热容变化率，T为定容燃烧器内的气体温度，r为推进剂药柱横截面的初始半径，h为推进剂药柱的初始高度，S_w为推进剂药柱已燃烧的表面积，利用数值计算方法，结合实验数据获得的压强‑时间曲线，通过公式(1)‑(4)求解燃速‑压强曲线，即可完成数据处理；所述用于固体推进剂燃速/燃温的测试装置，包括定容燃烧器本体(1)、设置在定容燃烧器本体(1)两端的堵头一(2)和堵头二(3)、设置在堵头一(2)上的点火电极(5)和泄压阀(7)、及设置在堵头二(3)上的温度传感器(9)和压力传感器(8)；所述定容燃烧器本体(1)为圆柱形腔室结构，定容燃烧器本体(1)的一端通过螺纹连接堵头一(2)，另一端通过螺纹连接堵头二(3)，定容燃烧器本体(1)内设有夹持装置(10)，所述夹持装置(10)内固定有推进剂药柱(12)，所述定容燃烧器本体(1)外侧还设有数据采集处理单元(13)，所述数据采集处理单元(13)分别与所述压力传感器(8)、温度传感器(9)连接；所述堵头二(3)的内壁上通过螺纹连接有所述压力传感器(8)，堵头二(3)上开有一通孔，所述通孔内连接有所述温度传感器(9)；所述压力传感器(8)用于测量推进剂药柱(12)燃烧时，定容燃烧器内产生的压力，所述温度传感器(9)用于测量推进剂燃烧时的火焰温度。