一种超高燃速推进剂超高压药条燃速测试装置的制作方法

本实用新型总体地涉及固体推进剂技术领域，具体地涉及一种超高燃速推进剂超高压药条燃速测试装置。

背景技术：

火箭技术的快速发展以及新式武器的不断问世，对固体推进剂燃烧性能提出了新的要求，其中之一是固体推进剂的超高压超高燃速的燃烧特性。某特种发动机用推进剂在70mpa下的燃速超过250mm/s，要求燃烧性能测试系统的最高工作压强要达到80mpa。国内高压燃速测试设备最高仅能测试50mpa以内的静态燃速，且存在充压速率慢、耐压密封性差、燃速测试偏差大、适用推进剂种类少、测试效率低等缺点。

因此，开展80mpa条件下静态燃速测试研究，可有效解决某超高燃速推进剂配方的超高压燃速测试问题，有助于加快该类推进剂工程研制的进度，确保研制质量。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种超高燃速推进剂超高压药条燃速测试装置，该装置测试压强范围宽，测试上限可达80mpa，燃速测试精度高，适用的推进剂品种广，极大提升了超高压燃速的测试效率，解决了超高燃速推进剂配方的燃速测试问题，为推进剂研制提供了技术支撑。

本实用新型采用的技术方案是：采用水下光电法进行燃速测试，利用增压泵将普通氮气压缩进注有一定深度的纯净水的超高压燃烧室，固体推进剂燃烧产生明亮的火焰，探测器接收其光信号并通过信号转换器将光信号转换为电信号，放大并传送至数据采集系统，根据目标强度光信号的持续时间计算得到燃速。

本实用新型的技术与方案是，一种超高燃速推进剂超高压药条燃速测试装置，包括依次连接的压力控制单元、超高压燃烧室单元和数据处理单元和药条试样；所述压力控制单元用于向超高压燃烧室单元内输送增压后的气体；所述超高压燃烧室单元包括超高压燃烧室，用于为药条试样提供超高压水中点火燃烧环境；所述数据处理单元为采集超高压燃烧室单元内药条试样燃烧产生的光电数据，并进行分析处理和显示，得到药条试样超高压燃速测试数据。

进一步的，上述压力控制单元包括空气压缩机、高压增压泵、氮气发生装置；其中空气压缩机和氮气发生装置共同连接至高压增压泵，高压增压泵连接至超高压燃烧室单元，启动空气压缩机压缩空气驱动高压增压泵对氮气发生装置产生的氮气增压后送至超高压燃烧室单元的超高压燃烧室内。

进一步的，上述超高压燃烧室单元还包括点火电极、观测窗、光电探测器；所述点火电极用于对药条试样点火；所述观测窗用于设置在超高压燃烧室侧面，用于为光电探测器观测药条试样燃烧提供视窗；观测窗在超高压燃烧室侧面形成隔离空间用于放置光电探测器；所述光电探测器设置在光电探测器外侧，它与数据处理单元相连接。可以看出，点火电极上药条试样部分、观测窗进入燃烧室内端口部分必须浸没于水中，光电探测器位于观测窗燃烧室外端口部分，严禁和水接触。

更进一步的，本实用新型还包括水位线，设置在超高压燃烧室内部上方，用于控制加入超高压燃烧室内的水高度。

进一步的，上述数据处理单元包括数据采集设备和计算机；所述采集设备与光电探测器相连接，用于获取并分析处理光电探测器采集的数据；所述计算机连接采集设备，用于对采集设备发送的数据进行分析、显示。

进一步的，上述药条试样包括点火丝、包覆层和推进剂；包覆层包覆在推进剂外，使整体成立方长条，其一端留有包覆层的封头，所述点火丝从立方长条另一端的横穿(横穿部位端头无需包覆层)，用于通过点火电极点燃推进剂。

更进一步的，上述药条试样的基本尺寸为：(4.5±0.5)mm×(4.5±0.5)mm×(40±1)mm，点火丝横穿立方长条的位置距离立方长条端面不超过2mm，所述药条试样的长度为点火丝横穿立方长条的位置距离至药条试样另一端的长度。

利用本实用新型进行超高燃速推进剂超高压药条燃速测试的方法为：

(1)为保证超高压条件下的操作安全，必须严格按照安全操作规程进行充、泄压，并注意检查各种阀门、开关是否处于正确状态；

(2)按要求制作药条，安装点火丝，精确测量尺寸；

(3)向燃烧室注入适量纯净水，水位必须高于观察窗的上端；

(4)将已安装点火丝的药条安放于点火支架处，其中安装点火丝的药条端朝上，然后将点火丝两端分别在两电极上绑紧；

(5)检查系统电源点火开关是否处于关闭状态，用万用表测量点火支架是否处于通路状态；

(6)将支架放于燃烧室内，药条位于观察窗中部，旋紧压盖，完成装配；人员撤离现场，关闭安全门；

(7)对燃烧室进行增压，使燃烧室压强匀速增至所需测试压强，测试压强精度为±0.2mpa，增压时间不超过5min；

(8)达到测试压强后，开启点火；

(9)数据采集完毕后，按照增压泵操作规程缓慢泄压，泄压时间大于1min；

(10)确定燃烧室压力降至常压后，打开压盖，取出点火支架；

(11)根据燃烧光电信号曲线进行数据处理，计算燃速；

(12)实验完成，更换燃烧室中的水介质并及时对窗口附着的燃烧残渣进行清理。

本实用新型与现有技术相比的优点还在于：相对于水下声发射法，本实用新型采用光电法测试，由于光电法测试燃速在信号的抗干扰能力方面优于声发射法，在测试推进剂燃速时具有更高的测试精度。

附图说明

从下面结合附图对本实用新型实施例的详细描述中，本实用新型的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：

附图1为本实用新型实施例中超高燃速推进剂超高压药条燃速测试装置示意图；

其中1-压力控制单元：1-1-空气压缩机、1-2-高压增压泵、1-3-氮气发生装置；2-超高压燃烧室单元：2-1-点火电极、2-2-水位线、2-3-观测窗、2-4-点火药条、2-5-光电探测器、2-6-超高压燃烧室；3-数据处理单元：3-1-数据采集系统，3-2-计算机；

附图2为本实用新型实施例中药条试样示意图；其中4-1-点火丝，4-2-包覆层，4-3-推进剂；

附图3为超高燃速药条80mpa水下光电燃速测试曲线图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

超高压药条燃速测试仪增压速率试验

表1给出了超高压药条燃速测试仪增压速率试验结果：

表1超高压药条燃速测试仪增压速率试验

由表1可见：超高压(80mpa)水下光电法药条燃速测试系统增压速率正常，各压力点增压时间均小于5分钟，系统耐压密封性较好，系统压力性能完全满足药条测试要求。

实施例2

超高压药条燃速测试仪压力保压试验

表2给出了超高压药条燃速测试仪压力保压试验结果：

表2超高压药条燃速测试仪压力保压试验

由表2可见：超高压(80mpa)水下光电法药条燃速测试系统耐压密封性好，各压力点1分钟压力下降均小于1mpa，系统压力性能完全满足药条测试要求。

实施例3

不同配方推进剂药条在10mpa下采用水下光电法与水下声发射法的燃速测试对比

表3水下光电法与水下声发射法燃速测试对比结果

由表3可见：在水下光电法与水下声发射法不同推进剂燃速测试值对比结果中，数据最大相对偏差仅为2.20％，表现出较好的一致性，水下光电法燃速测试数据呈现较高的准确性；

实施例4

超高燃速药条不同压强点燃速测试对比

表4超高燃速药条燃速测试各压强点燃速测试结果

由表4可见：在对超高燃速药条各压强点燃速测试中，燃速值表现出较好的平行性，变异系数均小于3％，系统具有较高的测试精度，满足国家军用标准对燃速测试精度的要求；超高压(80mpa)水下光电法药条燃速测试系统完全满足现有燃速常规测试需求。

经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。