[发明专利]一种推进剂燃烧烟雾浓度测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种推进剂燃烧烟雾浓度测试装置，具体涉及推进剂小药量测试样品的燃烧烟雾浓度测试装置。

背景技术

固体推进剂及其包覆材料在火箭发动机工作时产生的大量烟雾，会直接影响导弹的制导和隐身性能。固体推进剂烟雾浓度是低特征信号推进剂的研制和生产过程中必须严格控制的重要指标，建立推进剂烟雾浓度的测量和评价方法是推进剂配方研究以及武器型号指标要求中的一项重要内容。

在推进剂的发动机羽流烟雾测试领域中，有国家军用标准GJB 770B-2005中的801.1“固体推进剂排气羽烟红外透过率测试烟雾通道法”，专利201610164586.4也公开了一种枪口烟雾浓度测试装置及方法，它利用枪口烟箱对发射药的膛口烟雾进行收集，并利用光电传感器对烟雾浓度进行测试。这两者都是利用烟雾收集箱/烟雾通道对发射药/推进剂装药燃烧产生的烟雾进行一定程度的收集。在这些方法中，首先对测试样品-推进剂/发射药的装药形式有严格要求，并且需要样品量较大。另一方面，烟雾收集箱/烟雾通道都只能在一定程度上收集烟雾，身管武器/发动机在工作时的高温高压流场，使得烟雾收集箱具备泄压阀，烟雾通道距离测试发动机一定距离，推进剂/发射药燃烧产生的部分烟雾没有被收集、检测到。专利201610164586.4中，烟雾对于密闭燃烧室(或烟雾收集箱)是一种相对静止状态，而在“固体推进剂排气羽烟红外透过率测试烟雾通道法”中，烟雾对于烟雾通道是一种相对运动的状态。但这两种方法对测试样品的装药形式要求较严格、测试样品药量更大，测试结果受包覆层、发动机/身管武器/测试环境等等环境影响因素更大，不适应于推进剂以及发射药的配方研究阶段。

对于小药量的推进剂测试样品，目前行业多采用较成熟的基于密闭燃烧室的固体推进剂烟雾光学透过率纵向多光路多波段测量装置(专利201410422746.1)进行相关测试。该装置具备所需测试样品量少，测试方法简单，测试结果稳定性及准确性好等优点，但结构设计导致其在加工以及维护上存在一些不足。现有密闭燃烧室上安装有3对光学玻璃。这种结构一方面导致密闭燃烧室的加工难度较大，特别是在对密闭燃烧室耐压强度增大时，对燃烧室的开孔设计以及光学玻璃的机械性能提出苛刻的要求，光学玻璃是其安全的薄弱环节。密闭燃烧室工作时，内部需要充高压氮气，一旦光学玻璃碎裂，会对装置本身以及测试实验室的财产及生命安全造成巨大的损失。另一方面，密闭燃烧室中的光学玻璃清洁维护的难度较大。在测试装置使用若干次之后，密闭燃烧室上的光学玻璃内侧会被推进剂燃烧烟雾残留污染，会导致装置整体的响应性能变差，必须清洁光学玻璃内侧。拆卸光学玻璃清洁，不仅费事费力，而且也容易对密闭燃烧室的整体气密性造成影响。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足和缺陷，本发明提供一种推进剂燃烧烟雾浓度测试装置。

本发明提供的推进剂燃烧烟雾浓度测试装置，由密闭燃烧室、压力调节模块、测试腔、光源、光强检测传感器、点火电源、高压气源及数据采集处理模块组成。

密闭燃烧室的功能是为测试样品提供具备一定初始压力的燃烧环境；模块压力调节模块为控制高压气源为密闭燃烧室提供初始压力，并控制密闭燃烧室与测试腔的通断；光源和光强检测传感器分别位于测试腔的探测窗两侧；点火电源为密闭燃烧室内的测试样品提供点火电流；数据采集模块负责采集压力调节单元的压力传感器信号以及光强检测传感器的输出信号以及后期的数据处理。

所述密闭燃烧室由壳体、堵头、堵盖组成。壳体为圆柱筒，两端通过螺纹分别用堵头、堵盖连接并用橡胶圈密封。堵头上的测压孔、进气孔、排气孔。堵盖上有2个接线柱通过电源线连接至点火电源，所述点火电源为直流电流源。

所述压力调节模块由进气阀、排气阀、压力传感器组成；进气阀一端连接高压气源，另一端连接至堵头的进气孔上；压力传感器安装至堵头的测压孔上，其信号输出端连接至数据采集处理模块；排气阀一端连接堵头的排气孔相连，另一端连接至测试腔。为提高充压过程的精度和自动化程度，进气阀可选用带PID调节功能的气动阀。装置在排放烟气过程中，烟气中通常含有腐蚀性气体，因此排气阀通常选用耐腐蚀性较好的电磁阀。

为了减少测试时，烟气通过管路时在管路拐弯处发生的涡流以及烟雾粘壁以及沉降现象，所有与排气阀直接连接的管路均为直管。