[发明专利]固体推进剂波动燃烧压强耦合响应函数测量装置和方法

权利要求书

1.一种固体推进剂波动燃烧压强耦合响应函数测量装置，其特征在于，包括压强波动燃烧器、压强波动系统和测试控制系统；

所述压强波动燃烧器包括燃烧腔体(2)，所述燃烧腔体(2)顶面安装有进气口(7)、出气口(8)和压力表(6)，所述燃烧腔体(2)底面安装有耦合介质(9)，所述耦合介质(9)顶端与固体推进剂(1)紧密接触，所述耦合介质(9)的底端与超声波探头(5)紧密接触；所述固体推进剂(1)上方安装有点火装置(10)，所述燃烧腔体(2)右侧面安装有压强传感器(4)；

所述压强波动系统位于燃烧腔体(2)的左侧面，所述压强波动系统包括活塞(3)、凸轮(11)、凸轮从动件(12)和电机(13)；活塞腔体(14)与燃烧腔体(2)之间通过通气阀(15)连通，所述电机(13)驱动凸轮(11)旋转，所述凸轮从动件(12)带动活塞(3)往复运动；

所述测试控制系统包括脉冲发射接收器(16)、信号采集器(17)和计算机(18)；所述脉冲发射接收器(16)与超声波探头(5)连接；所述信号采集器(17)与脉冲发射接收器(16)、压强传感器(4)、压力表(6)连接。

2.一种固体推进剂波动燃烧压强耦合响应函数测量方法，其特征在于，所述方法应用如权利要求1任一项所述的固体推进剂波动燃烧压强耦合响应函数测量装置，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：装配压强波动燃烧器，安装固体推进剂(1)并密封；

步骤S2：向燃烧腔体(2)充入氮气；

步骤S3：设定压强波动频率；

步骤S4：点燃固体推进剂(1)，测量腔体稳态压强与波动压强测量推进剂稳态燃速与波动燃速计算得到该压强波动频率的压强耦合响应函数值；

其中：R_p为压强耦合响应函数，f为燃烧腔体(2)压强波动频率，F_r和F_p分别是燃速与压强的傅里叶变换；

步骤S5：保持稳态压强不变，改变压强波动频率f，重复步骤S4，得到多个频率的压强耦合响应函数值R_p(f_n)，采用最小二乘法拟合，得到压强耦合响应函数分布曲线，其中，f_n表示n个压强波动频率。

3.根据权利要求2所述的固体推进剂波动燃烧压强耦合响应函数测量方法，其特征在于，所述步骤S1中安装固体推进剂(1)前应用游标卡尺精确测量固体推进剂(1)的燃向厚度。

4.根据权利要求2所述的固体推进剂波动燃烧压强耦合响应函数测量方法，其特征在于，所述步骤S2中稳态压强稳定后用超声波探头(5)发射脉冲信号并接收推进剂燃面和底面的回波信号，计算超声波在固体推进剂(1)中的渡越时间，根据已知厚度标定固体推进剂(1)在此压强条件下声速。

5.根据权利要求2所述的固体推进剂波动燃烧压强耦合响应函数测量方法，其特征在于，所述步骤S4中固体推进剂(1)点燃后用超声波探头(5)发射脉冲信号并接收固体推进剂(1)燃面与底面的回波信号，计算每一时刻超声波在固体推进剂(1)中的渡越时间，根据事先标定的声速，计算每一时刻的固体推进剂(1)厚度，建立固体推进剂(1)厚度与时间的对应关系。

6.根据权利要求2所述的固体推进剂波动燃烧压强耦合响应函数测量方法，其特征在于，所述步骤S4中根据燃烧全过程固体推进剂(1)厚度与时间的对应关系，对时间做微分，得到波动燃速。

7.根据权利要求2所述的固体推进剂波动燃烧压强耦合响应函数测量方法，其特征在于，所述步骤S4中对波动燃速做低通滤波，得到稳态燃速。

8.根据权利要求2所述的固体推进剂波动燃烧压强耦合响应函数测量方法，其特征在于，所述步骤S4中用压力表(6)测量稳态压强，用压强传感器(4)测量波动压强。