潜入喷管背壁空腔内颗粒沉积条件下绝热层烧蚀模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于火箭发动机技术领域，特别涉及一种潜入喷管背壁空腔内颗粒沉积条件下绝热层烧蚀模拟装置。
【背景技术】
[0002]现代固体火箭发动机设计中为了提高比冲与缩短发动机整体长度，通常在推进剂中加入金属粉末(如Al，Mg)，广泛使用潜入喷管，使用含铝推进剂和潜入喷管的固体火箭发动机，当推进剂燃烧时，推进剂表面上产生铝粉溶化后形成的凝聚液滴，这些铝液滴或者沿着药柱表面和壳体壁面上流动，或者被喷射到高速旋转的燃气流中。然而在发动机工作过程中，随着燃面的推移在潜入喷管背壁区域逐渐形成一个空腔，该空腔内存在复杂的回流区，由于颗粒相具有较大的惯性，不容易追随流线，因此在气流偏转较大的喷管背壁区域容易同气流分离而进入回流区，继而沉积在空腔内成为熔渣;大型分段式固体火箭发动机水平试车结束时，在下表面上有大量沉积的存在。
[0003]目前，国内外对绝热层烧蚀实验研究技术主要集中在以下三个方面:(I)氧化性气体和绝热层的化学烧蚀；(2)气流对绝热层的冲蚀；(3)颗粒相对绝热层的机械侵蚀。然而氧化铝颗粒沉积条件下绝热层烧蚀实验技术国内文献鲜有提及，特别是对于大型固体火箭发动机潜入喷管背壁空腔内粒子流动状态的模拟，凝相粒子沉积条件下绝热层烧蚀机理的研究更是鲜有提及。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种潜入喷管背壁空腔内颗粒沉积条件下绝热层烧蚀模拟装置，该装置能够直接模拟大型固体火箭发动机潜入喷管背壁空腔内粒子流动状态，实现对凝相粒子沉积条件下绝热层烧蚀机理的研究。
[0005]为达到以上目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
[0006]潜入喷管背壁空腔内颗粒沉积条件下绝热层烧蚀模拟装置，其特征在于:包括燃烧室，所述燃烧室的一端密封设置，其另一端上下依次分别水平连通有过渡管和沉积室，在所述过渡管上依次同轴连通有流道管和喷管;所述燃烧室内部设有推进剂和用于点燃推进剂的点火药包；
[0007]所述沉积室的一端与燃烧室连通形成贯通的腔体，所述沉积室的另一端密封设置，所述沉积室的下底内壁和/或密封端的内壁分别设置有绝热层试件。
[0008]上述技术方案的特点和进一步改进:
[0009]进一步的，所述燃烧室的密闭端连接有用于固定燃烧室的前封头顶杆。
[0010]进一步的，所述点火药包位于推进剂的中心位置旁。
[0011 ]进一步的，所述喷管通过喷管压盖与流道管固定连接。
[0012]进一步的，所述沉积室的纵截面设置为方形。
[0013]进一步的，所述沉积室的密封端设置有用于密封沉积室的沉积室盖板。
[0014]进一步的，所述流道管的内径和过渡管的内径相同。
[0015]进一步的，所述流道管上设置有供点火药包的电源导线通过的通孔。
[0016]本发明的潜入喷管背壁空腔内颗粒沉积条件下绝热层烧蚀模拟装置，通过与过渡管并列设置沉积室，可实现凝相颗粒在流场中的沉积，后期通过测厚仪与电子显微镜等手段可得到绝热层质量烧蚀率与观察到炭化层等微观形貌，方便了对于凝相颗粒沉积条件下绝热层烧蚀状况的研究。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的一种潜入喷管背壁空腔内颗粒沉积条件下绝热层烧蚀模拟装置的结构示意图；
[0018]图中:1、前封头顶杆;2、前封头;3、燃烧室;4、推进剂;5、点火药包;6、过渡管;7、沉积室;8、绝热层试件;9、沉积室盖板;1、流道管；11、喷管；12、喷管压盖。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0020]参照图1，为本发明的一种潜入喷管背壁空腔内颗粒沉积条件下绝热层烧蚀模拟装置的结构示意图；该模拟装置包括燃烧室3，燃烧室3的一端密封设置，燃烧室3的密封端通过前封头2密封，其另一端上下依次分别水平连通有过渡管6和沉积室7，在过渡管6上依次同轴连通有流道管10和喷管11，燃烧室3、过渡管6、流道管10和喷管11连通形成贯通的腔体;燃烧室3内部设有推进剂4和用于点燃推进剂4的点火药包5，推进剂4设置在燃烧室3的密封端。
[0021]沉积室7的一端与燃烧室3连通形成贯通的腔体，沉积室7的另一端密封设置，沉积室7的下底内壁和/或密封端的内壁分别设置有绝热层试件8。
[0022]将沉积室7与过渡管6水平并列设置在推进剂4前端，能够直接模拟翼柱型装药固体火箭发动机潜入喷管背壁空腔段内颗粒的初始沉积状态，进一步研究该状态下绝热层的烧蚀。该装置达到了直接模拟真实状态的目的。
[0023]燃烧室3的密闭端连接有用于固定燃烧室3的前封头顶杆I。前封头顶杆I用来固定燃烧室3，前封头顶杆I与推力墩相顶，使得燃烧室3固定于试车台架上。
[0024]点火药包5位于推进剂4的中心位置旁，可以推进剂4均匀点燃，不会因偏移而影响沉积效果，通过点火药包5可以点燃推进剂4以产生燃气气流。
[0025]喷管11通过喷管压盖12与流道管10固定连接，使喷管11固定牢固可靠。
[0026]沉积室7的纵截面设置为方形，沉积室7上设置有观测窗口，方形方便观测窗口设置，沉积室7可以根据需要设置成其它形状。
[0027]沉积室7的密封端设置有用于密封沉积室的沉积室盖板9，拆卸沉积室盖板9后即可取出绝热层试件8，方便绝热层试件8的放置和取出。
[0028]流道管10的纵截面设置为圆形，过渡管6的纵截面设置为圆形，方便加工，流道管10的内径和过渡管6的内径相同，可以根据需要设置成其它形状。
[0029]流道管10上设置有供点火药包5的电源导线通过的通孔，点火药包5通过该通孔连接至设置在流道管10外壁上的点火电源。
[0030]工作过程中，将该装置固定于试车台架，前封头顶杆I与推力墩相顶;推进剂4与点火药包5装于燃气发生器3前端，亦即其密封端;注意点火