[发明专利]一种测量推进剂燃烧响应的热声不稳定实验系统的测量方法

说明书

本发明公开了一种测量推进剂燃烧响应的热声不稳定实验系统的测量方法，如下：步骤A、设置测量推进剂燃烧响应的热声不稳定实验系统，该实验系统包括：Rijke管，开口端为进气端；在Rijke管内，且靠近进气端，平行于Rijke管的纵切面放置有一加热网，加热网为圆饼状，其上布设多个开孔。在Rijke管内的中部设置有一质量分析仪，用于承载并称量推进剂；质量分析仪与采集系统线连接。步骤B、在Rijke管通入氮气的条件下，启动感应电源，加热加热网。步骤C、得到Rijke管内的压力和温度数值，并导出。步骤D、点燃推进剂，测得所述推进剂的质量变化。使用该测量推进剂燃烧响应的热声不稳定实验系统，在Rijke管内产生一个持续的压力振荡，更贴近发动机内部真实的工作环境。

技术领域

本发明属于热声不稳定测试技术领域，具体涉及一种测量推进剂燃烧响应的热声不稳定实验系统的测量方法。

背景技术

在固体火箭发动机工作过程中，燃烧室内会出现推进剂燃烧释热与声场耦合，产生不规则、周期性压强振荡，轻则引起内弹道曲线异常，重则造成发动机壳体破裂、甚至爆炸，导致灾难性后果。这种由燃烧引起的不规则振荡且不断发展的过程称为燃烧不稳定。

固体火箭发动机不稳定燃烧按照发生的机理可分为声不稳定和非声不稳定两大类。声不稳定是燃烧过程与发动机内腔中的声学过程相互作用结果，其特点是压力振荡的频率同内腔固有频率基本一致。固体火箭发动机燃烧室近似为一个声腔，发动机燃烧室中的声学过程与推进剂燃烧耦合作用可能引起自激声振荡。固体火箭发动机中的声不稳定，本质上是燃烧室内的声波振荡在推进剂燃烧作用下的持续作用，甚至出现振荡加剧情况。根据声压振幅的变化情况可以将声不稳定燃烧分为线性不稳定燃烧和非线性不稳定燃烧。假设发动机中没有任何阻尼，只有推进剂燃烧响应使声振放大，则声能变化率就可以表示为燃烧响应提供声能增益的多少，或放大声振荡能力的大小。但在实际发动机中，由于各种增益、阻尼因素同时存在，故声振荡的放大和衰减是各种因素共同作用结果。固体火箭发动机燃烧室中主要声能增益来源于推进剂的燃烧响应，根据响应来源，可分为压强响应和速度响应。作为燃烧不稳定的主要增益因素，通常用响应函数来表征。而如何获取这种响应函数无论在理论上和工程上都非常棘手。

目前推进剂燃烧响应函数的测量通常采用T型燃烧器和旋转阀。T型燃烧器的主要特点是喷管开在燃烧室的中间位置，这样可以减小声能损失，容易激发振荡。它具有结构简单、操作便捷等优点而被广泛应用，但其也存在费用高、测试误差高达30％～50％、不易开展低频实验等缺点。针对T型燃烧器法的这些不足，后续又提出了旋转阀法，该方法具有测试频域广、经济适用性好、测试结果最接近实际发动机及可开展含铝推进剂实验，对实验测控系统的测试精度要求极高，但存在探针磨损、测试误差大、数据量多、装置及操作流程复杂等缺点。上述不足限制了旋转阀法的广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种测量推进剂燃烧响应的热声不稳定实验系统的测量方法，在Rijke管内产生一个持续的压力振荡，更贴近发动机内部真实的工作环境。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种测量推进剂燃烧响应的热声不稳定实验系统的测量方法，该测量方法如下：

步骤A、设置测量推进剂燃烧响应的热声不稳定实验系统，该实验系统包括：Rijke管，其一端开口，一端封闭，开口端为进气端；在Rijke管内，且靠近进气端，平行于Rijke管的纵切面放置有一加热网，加热网为圆饼状，其上布设多个开孔，用于气体流动；在加热网的外侧壁一周环套有隔热环，隔热环的外侧壁与Rijke管的内壁紧密贴合；

在Rijke管外壁上套设有一感应线圈，感应线圈与感应电源相连接，供电后，感应线圈用于加热加热网；在Rijke管内的中部设置有一质量分析仪，用于承载并称量推进剂；质量分析仪与采集系统线连接。

步骤B、在Rijke管通入氮气的条件下，启动感应电源，加热加热网，至加热网处于发光状态，断开感应电源；