[发明专利]一种固体推进剂氧燃分装耦合燃烧透明窗实验器及实验方法

说明书

本发明提出一种固体推进剂氧燃分装耦合燃烧透明窗实验器及实验方法。实验器包括富氧燃气发生器和燃烧器；根据不同实验要求，在富氧燃气发生器内放置富氧推进剂药柱或假药石墨棒；燃烧器中空内腔下部开有矩形凹槽，根据不同实验要求，用于放置富燃推进剂药条或富氧推进剂药条；燃烧器前后侧壁开有内小外大的T型截面透明窗，透明窗内密封安装耐热耐压透明介质，外部用透明窗盖板固定；燃烧器一端还安装有喷管。本发明既能满足富氧推进剂自持燃烧精细化诊断研究需求、富燃推进剂自持燃烧精细化诊断研究需求，同时该装置还可以应用于氧燃分装固体推进剂中富氧推进剂与富燃推进剂间的耦合燃烧实验研究。

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机及推进剂燃烧诊断领域，具体是一种固体推进剂氧燃分装耦合燃烧透明窗实验器及实验方法。

背景技术

固体火箭发动机具有结构简单、密度比冲较高、工作可靠性高且易于长期贮存等优点，然而对于传统的固体发动机，当推进剂配方和药柱构型一定时，传统固体火箭发动机的推力输出模式也随之固定。常用的单室双推力或双脉冲发动机只能输出连续或间断的两级固定推力，无法实现推力值及调节时间的同步主动调控，限制了导弹的自主机动能力。此外，氧化剂与燃料已均匀混合并制备成具有一定药型的推进剂药柱，此时满足适当氧燃比的推进剂存在易燃等危险。

将固体氧化剂与固体燃料分别制备成富氧推进剂和富燃推进剂并分别装在富氧燃烧室和富燃燃烧室内，从而设计为氧燃分装组合固体发动机。该组合发动机技术综合了固体冲压发动机和固液混合火箭发动机的优点，不但提高了发动机推力调节能力，推进剂过程几乎不受飞行高度和飞行速度限制，同时还使得发动机安全可靠性显著提高。然而，目前富氧推进剂、富燃推进剂的自持燃烧、富氧燃气与富燃推进剂间的耦合燃烧机理严重缺乏，导致氧燃分装组合发动机存在燃烧效率不高、燃速及推力调节效果不佳等问题而无法得到实际应用。因此设计一种固体推进剂氧燃分装耦合燃烧透明窗实验器是开展富氧推进剂、富燃推进剂的自持燃烧、富氧推进剂与富燃推进剂间的耦合燃烧机理研究的必要条件。

发明专利《固体燃料扩散燃烧精细化诊断燃烧器》，专利号：CN201910609601.5公开了一种固体燃料扩散燃烧精细化诊断燃烧器，包括燃烧室、燃烧室顶盖和点火座装置，所述燃烧室的进气壁面开有第一阶梯通孔，用于同轴安装进气腔；所述燃烧室的出气壁面开有第二阶梯通孔，用于安装喷管；所述燃烧室两侧壁面上均开有窗口，通过玻璃盖板将石英玻璃固定于所述燃烧室的窗口处，用于实时观察火箭发动机燃烧过程；所述燃烧室的底面和所述燃烧室顶盖上均开有装药凹槽，两个装药凹槽内均设置有第二绝热层，在第二绝热层上固定固体燃料。燃烧室内增设装药凹槽增强氧化剂与燃料间的掺混程度，提高燃烧过程中燃料对氧气的利用率；增设喷管节流装置，根据不同要求更换不同喉径的喷管，可有效分析燃烧室压力对固体燃料扩散燃烧的影响。这种燃烧器仅适用于固体燃料与常温氧化剂气流间的扩散燃烧精细化诊断，由于该发明专利公开的这种燃烧器一端为氧化剂流管路所连接的通孔，因而无法满足氧燃分装固体推进剂中富氧推进剂自持燃烧精细化诊断实验使用，此外该发明专利公开的这种燃烧器为外部管路供给常温氧化剂流，而无法满足富氧推进剂与富燃推进剂分装耦合燃烧精细化诊断实验使用。

发明内容

针对现有公开技术中的燃烧器仅适应于固体燃料与外加氧化剂流间的耦合燃烧精细化诊断实验需求，而无法满足氧燃分装固体推进剂中富氧推进剂自持燃、富氧推进剂与富燃推进剂耦合燃烧精细化诊断实验研究需求的问题，本发明提出一种固体推进剂氧燃分装耦合燃烧透明窗实验器，既能满足富氧推进剂自持燃烧精细化诊断研究需求、富燃推进剂自持燃烧精细化诊断研究需求，同时该装置还可以应用于氧燃分装固体推进剂中富氧推进剂与富燃推进剂间的耦合燃烧实验研究。

本发明的技术方案为：

所述一种固体推进剂氧燃分装耦合燃烧透明窗实验器，包括富氧燃气发生器和燃烧器；

所述富氧燃气发生器为一端封闭的空腔结构，在开口端设有连接法兰，在侧壁上安装有联通空腔的点火座；