[发明专利]一种水下火箭弹推力性能测试装置

说明书

本发明公开了一种水下火箭弹推力性能测试装置，涉及水下兵器推力测试技术领域，能够模拟火箭弹的水下工作环境，客观地反映出水下火箭弹工作性能，为水下火箭弹进一步优化设计提供技术参考。该装置包括包括火箭弹发动机、推力测试台架、数据采集系统、高压水蒸气瓶以及温度控制箱。本发明提供的水下火箭弹推力性能测试装置可实现水下环境推力测试，模拟了真实环境下的弹体发动机工作过程，克服了传统地面推力测试实验方法未考虑水介质影响的缺陷，由计算机控制完成多路数据采集，高压水蒸气进水流量控制、在线计算水下弹推力性能参数。该方法所获得数据能更客观、真实地反映水下弹工况，具有精度高、可信度强等优点。

技术领域

本发明涉及水下兵器推力测试技术领域，具体涉及一种水下火箭弹推力性能测试装置。

背景技术

作为水下防御的一种预置装备，新型水下火箭武器发动机系统通常采用纳米金属铝粉为燃料，水为氧化剂，在一定条件发生剧烈反应，释放出大量的热能作功，能量密度是普通燃料的4倍，可大幅度提高其作战航程与航速。

发动机系统中的推进剂通常采用HTPB(端羟基聚丁二烯)为粘合剂，少量AP(高氯酸铵)为氧化剂，纳米金属铝粉为燃料，铝粉含量高达80％。铝基燃料在燃烧室内初次燃烧之后与进入燃烧室的水多次反应，生成大量氢气与水蒸气，通过喷管膨胀做功，其能量比冲高达500s，是普通柴油发动机能量的4倍，是常规固体火箭推进剂的3倍，可做为水下火箭弹提供高能动力。

传统的发动机推力测试试验中，一般以地面推力试车台试验为主，通常只考虑发动机轴向推力，用以评价发动机工作性能。然而，水下火箭弹工作环境与陆上具有本质区别，水下弹推力测试试验需要考虑流体动力对发动机稳定工作的影响，而且，地面测试环境下获得的发动机推力并不能准确反映出水下弹工作性能。此外，一般地面试车台试验只需将发动机部分进行点火测试，这与整弹测试有所区别。基于上述原因，传统的地面模拟点火试验与真实环境下弹体工作环境具有较大差别，且测量数据的准确性有待进一步提高。

通常地，在水下火箭弹推力测试系统实验中，准确获得发动机性能参数是相当困难的。由于水下试验环境的复杂性，开展水下弹推力测试实验具有大的局限性。此外，水反应金属燃料发动机系统本身属于复杂的颗粒燃烧与多相流流动过程，涉及多工况条件下纳米颗粒化学反应、湍流流动、非稳态燃烧等多种因素，发动机稳定工作是水下火箭弹持续高速航行的保证。

因此，目前亟需一种能够对火箭弹六分力推力进行模拟测试的装置。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水下火箭弹推力性能测试装置，能够模拟火箭弹的水下工作环境，客观地反映出水下火箭弹工作性能，为水下火箭弹进一步优化设计提供技术参考。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种水下火箭弹推力性能测试装置，包括火箭弹发动机、推力测试台架、数据采集系统、高压水蒸气瓶以及温度控制箱。

推力测试台架放置于水池中，用以模拟火箭弹的水下工作环境。

火箭弹发动机与火箭弹的整弹连接，水平放置于推力测试台架上；

推力测试台架包括底座、前支撑部、后支撑部、头部支撑座、动架、主承载装置、侧向力传感器、垂直方向推力传感器、轴向推力传感器、温度传感器接口、压力传感器接口、进水系统接口以及燃速测试接口。

底座位于试车台底部；前支撑部设置在底座前端，用于支撑火箭弹发动机的前端。

后支撑部设置在底座后端，用于支撑火箭弹发动机的后端。

动架包括前支撑板、后支撑板以及支撑杆；前支撑板卡接在火箭弹发动机的前端，后支撑板卡接在火箭弹发动机的后端，支撑杆连接前后支撑板。

主承载装置设置于底座上，用于支撑火箭弹发动机头部，承受火箭弹发动机的弹体轴向受力；火箭弹发动机头部沿轴向设置轴向推力传感器，用于测得火箭弹发动机的弹体轴向受力；