[发明专利]一种压强自动平衡凝相燃烧产物无污染收集装置

说明书

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机技术领域，具体地说，涉及一种压强自动平衡 凝相燃烧产物无污染收集装置。

背景技术

在固体推进剂中，通常会加入一些燃烧热值较高的金属燃料如铝粉等，以 提高固体推进剂比冲。对于高含铝复合推进剂，因燃烧室内温度较高，产生的 金属燃烧产物Al₂O₃在燃气中呈熔融状态，即凝相颗粒。凝相燃烧产物颗粒的大 小及分布是发动机性能分析和工作过程仿真的重要参数，如固体火箭发动机两 相流的规律分析、凝相产物对发动机绝热层和喷管的机械冲刷，以及凝相产物 对燃烧不稳定的抑制作用。

近年来,我国多个重点产品型号均采用铝含量较高的复合推进剂，在产品定 型试飞过程中，发现凝相燃烧产物对于发动机绝热层烧蚀、喷管喉部沉积或冲 刷产生了重大影响，已经发生多起因凝相燃烧产物特性与作用机理不明而引起 的重大事故。因而，迫切需要对推进剂凝相燃烧产物的成分及含量进行精确确 定，为发动机故障分析、过载分析、烧蚀分析、燃烧不稳定分析提供数据支撑。 然而，目前对发动机燃烧室内凝相燃烧产物的特性研究还缺乏认识，其中一个 重要的原因就是缺少有效的试验装置和试验方法。

文献“Plumeparticlecollectionandsizingfromstaticfiringofsolid rocketmotors”(AIAA-95-2590)中设计和制造了一种独特的飞镖系统，可对 静态点火的固体火箭发动机羽流场中的颗粒进行采集，当飞镖通过羽焰时，会 在飞镖铜带表面粘附粒子样品。在不同时刻和不同部位，首次从大尺寸固体火 箭发动机排气羽流中采集Al₂O₃粒子样品。该装置不足之处是收集羽流处的燃烧 产物且收集的样品过少不具代表性。

在文献“固体火箭发动机燃烧室凝相粒子的收集与分析”(《固体火箭技术》， 2008，31(5):461-463)中提出一种固体火箭发动机燃烧室内凝相粒子收集装 置。其基本思路是利用水冻结固体推进剂的燃烧产物，获得凝相粒子。收集装 置由粒子收集容器和压力保持容器组成。粒子收集容器内充入定量水，用于冻 结推进剂燃烧产物，通过过滤器收集粒径大于3μm的粒子。在粒子收集容器 的顶部，设置有一个可拆卸的燃烧室，用于放置推进剂试样、点火装置、充气 接口和压强传感器。该收集装置可实现对凝相燃烧产物的收集；不足之处是采 用水冻结凝相粒子，存在水与凝相粒子发生化学反应的现象，影响实验结果的 准确性。此外，该收集装置在推进剂燃烧过程中，保持容器压强的功能发挥不 明显，压强保持不够平稳，不利于准确分析压强对凝相燃烧产物粒度分布的影 响。

发明专利CN201410205548.X中公开了“一种固体推进剂燃烧产物收集装置 及收集方法”，固体推进剂燃烧产物收集装置由燃气发生器和真空舱组成，燃气 发生器与真空舱通过螺栓固定连接，喷管出口处的凝相燃烧产物收集在真空舱 內。该收集装置可实现喷管出口处所有凝相燃烧产物的无污染收集，局限性在 于不能收集发动机燃烧室内的凝相燃烧产物。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种压强自动平衡凝相燃烧产 物无污染收集装置，通过收集装置的容积自调节部件来调节燃烧室容积大小， 进而构建了压强负反馈机制，维持推进剂燃烧过程中燃烧室内压强的平稳环境， 实现对发动机燃烧室内所有凝相燃烧产物进行无污染收集。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括推进剂、燃烧室、预紧 螺柱、硅橡胶环、预紧螺母、圆柱筒、缓冲垫、筒体挡板，所述燃烧室为圆柱 筒形结构，燃烧室内腔底部中间有方形凹槽，两个圆柱筒分别位于燃烧室外侧 壁上对称安装，且圆柱筒的轴线垂直于燃烧室的轴线，燃烧室顶部固定有圆柱 筒，且与燃烧室同轴安装，燃烧室顶部均布有抽真空气孔、放气孔、氩气进气 孔，推进剂药柱放置在燃烧室底部凹槽内；所述圆柱筒一端为台阶孔且与燃烧 室相连通，圆柱筒另一端与筒体挡板焊接，缓冲垫嵌入在筒体挡板与圆柱筒端 部连接处，圆柱筒体上等间距设有安全气孔，圆柱筒内腔装有预紧螺柱、硅橡 胶环和预紧螺母，用来调节圆柱筒内腔容积。

所述圆柱筒为一个或多个的任意一种。

所述圆柱筒筒壁上的安全气孔为多个,且安全气孔位于同一直线上。

有益效果