[发明专利]一种可视化冷气冲击实验装置

说明书

本发明公开了一种可视化冷气冲击实验装置，包括设有矩形空腔的燃烧室、分别固定在燃烧室前后端的第一法兰、第二法兰；第一法兰与转接口固连；转接口通过闭锁器与储气罐固连；储气罐内气体由通气管道连接的氮气瓶提供，通气管道段设有控制阀门；控制阀门主要包含减压阀和安全阀；燃烧室包括侧板、顶板、底板；两个侧板和顶板、底板之间构成矩形空腔；侧板采用透明材料制成；底板从前向后设有多个压力传感器；燃烧室内填充有主装药，底板上设有多个连接孔，将主装药固定在燃烧室内；主装药上设有多个应变片；燃烧室外部设有高速摄像机和纹影仪。本发明模拟可冷气冲击作用下发动机燃烧室内部工作状态变化。

技术领域

本发明属于固体火箭发动机推进剂结构领域，特别是一种可视化冷气冲击实验装置。

背景技术

火箭发动机是火箭、导弹飞行的推进动力装置，主要由燃烧室、点火器、推进剂装药和喷管等部件组成，具备结构简单、成本低、维护方便快捷、快速反应能力强等特点。固体火箭发动机点火是固体火箭发动机工作的重要阶段，点火过程具有瞬时性和复杂性。点火过程的安全性和可靠性决定了固体火箭发动机的正常工作，是评判发动机质量的重要依据。

固体火箭发动机的点火过程包含了点火延迟期、火焰传播期和燃烧室充满期三个阶段，同时还伴有超压、滞火、燃烧震荡等不规则现象，是一个十分复杂的过程。点火初期，点火药快速燃烧形成的冲击波作用于发动机装药表面，瞬态的增压过程会对发动机装药的结构完整性造成一定影响甚至破坏，同时可能在装药内部形成微观缺陷，降低发动机内弹道的重现性，影响发动机的工作性能。

复现真实的点火程序需要耗费大量的准备工作，同时具有一定的危险性。冷气冲击实验基本原理是在不考虑气体温度的情况下，通过储能系统产生的初始压力峰对实验目标冲击，从而达到模拟发动机真实点火产生的初始压力峰产生的瞬间冲击效果，是一种研究点火冲击作用简便且有效的方法。现阶段的冷气冲击试验装置多为不透明或半透明构造，无法满足纹影仪等光学测量设备的使用，导致冲击瞬态过程中部分物理现象的测量捕捉方法缺失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可视化冷气冲击实验装置，以模拟推进剂装药在冲点火产生的初始压力峰瞬间的冲击效果，分析在冷气冲击作用下发动机燃烧室内压力分布规律、推进剂应力及位移等情况。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种可视化冷气冲击实验装置，包括设有矩形空腔的燃烧室，分别固定在燃烧室前后端的第一法兰、第二法兰，转接口，闭锁器，储气罐，控制阀门和气瓶；所述第一法兰与转接口固连；所述转接口为圆转方接口，通过闭锁器与储气罐固连；所述储气罐经通气管道和控制阀门与气瓶连接；所述第二法兰中心设有矩形孔，矩形孔大小与矩形空腔大小一致；所述燃烧室包括分别位于前后端的侧板、顶板、底板；两个侧板和顶板、底板之间构成燃烧室的矩形空腔；所述侧板采用透明材料制成；所述底板从前向后设有多个安装孔；安装孔内设有压力传感器，以检测冷气冲击作用下燃烧室内压力分布规律；所述燃烧室内填充有主装药，底板上设有多个连接孔，自攻螺丝通过连接孔将主装药固定在燃烧室内；所述主装药上黏贴有多个应变片，以检测冷气冲击作用下主装药产生的应力；所述燃烧室外部设有高速摄像机和纹影仪，分别用以测量冷气冲击作用下主装药产生的位移和燃烧室内的流场变化。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明的实验装置，可以模拟点火燃气对推进剂装药的冲击作用，对其进行可视化研究，弥补现有研究方法无法使用光学测量方法的不足。

(2)本发明的实验装置，可以根据试验需要，通过更换入口转接口，实现气体通道面积、形状的改变，同时结合储气罐内气体压力，调整冲击强度等参数。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的可视化冷气冲击试验装置的主视图。

图2为燃烧室的主视图。