[发明专利]固体推进剂燃烧温度测试装置

说明书

技术领域

本发明属于火药性能测试领域，主要涉及一种固体推进剂燃烧温度测试装置。该测试装置不仅可以对固体火箭发动机用的各类推进剂的燃烧温度进行测试，同时也可对煤炭、石油化工及电力行业中可燃物的燃烧温度进行检测。 

背景技术

燃烧温度不仅是评价推进剂性能优劣的重要指标，同时也是固体火箭发动机设计的重要输入参数之一。推进剂燃烧温度的高低直接影响到固体火箭发动机热防护材料的选择、绝热层厚度的设计以及燃气流场的温度计算等多个方面。目前，由于推进剂燃烧温度测试数值不准确，很多在研发动机的绝热层不能够满足燃烧室、喷管的热防护需求，造成发动机壳体材料过热，甚至造成发动机壳体烧穿试验失败。因此，推进剂燃烧温度测试技术一直以来都是固体火箭发动机技术的重要组成部分之一。 

燃烧温度及燃气生成量是推进剂比冲计算的两个重要输入参数，能够获得真实的推进剂燃烧温度及燃气生成量将有助于提高推进剂比冲预估准确度。以往由于缺乏推进剂燃烧温度及燃气生成量的实测结果，推进剂比冲计算输入参数大都先用最小自由能法进行理论计算，然后将计算结果代入比冲计算模型。这种输入参量上的偏差导致理论比冲与发动机实测结果有较大出入，使目前推进剂的理论比冲失去了对设计工作的指导意义。随着推进剂比冲的不断提高，越来越多的推进剂燃烧温度达到甚至超过了3500℃，导致推进剂燃烧时的高温高压环境越来越恶劣，由此也对推进剂燃烧温度的测试带 来了很大困难。 

贫氧推进剂以高热值成为固体冲压发动机的推进能源，其热值是衡量贫氧推进剂化学潜能大小的一个重要指标。由于贫氧推进剂的热值很高，且金属含量高、燃烧温度高，当测试贫氧推进剂的热值时经常使氧弹的部件严重烧蚀，即不该燃烧的氧弹部件参与燃烧，导致测试失败。高温是造成烧蚀的主要原因，高温必然存在高压，高温下的高压更需考虑安全。因此，在对贫氧推进剂进行热值测试时，除了对氧弹部件的材料进行抗烧蚀筛选外，还必须控制好贫氧推进剂样品的用量，以确保其燃烧后高温条件下燃气压力在安全范围内。 

现有的推进剂燃烧温度测试方法主要分为接触式和非接触式两种：接触式测温法将热电偶伸入发动机流场中，通过两种不同金属在高温下的电势差将温度值转化为电信号，再经过软件处理得出燃气的温度值。由于热电偶测温法的有效测试区间在2800℃以内，固体火箭发动机燃烧室内高达3500℃的高温会直接对热电偶造成破坏，根本无法获得有效数据。非接触式测温法采用红外热像仪等光学仪器，通过测试发动机流场的热辐射情况，间接得出燃气的温度值。由于红外热像仪只能测试发动机尾焰流场的温度情况，而不能对燃烧室内的温度进行测试，因此，其测试获得的燃烧温度只是近似值。上述两种测试方法都存在很大局限性，难以应用于发动机燃烧室温度的测试工作。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种通过测试固体推进剂燃烧时产生的最大压力，来间接获得固体推进剂的燃烧温度和燃气生成量的固体推进剂燃烧温度测试装置。