本发明涉及一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，属于固体推进剂的燃速测试技术领域。
背景技术：
高燃速固体推进剂作为固体推进剂的一个重要分支，随着其使用瓶颈问题逐一解决，其应用范围越来越宽，应用要求也越来越高。而燃速作为表征高燃速固体推进剂性能的主要参数，其测试准确性对指导推进剂配方设计或相关产品装药性能检验具有关键性作用。
在推进剂研制和生产过程中，目前广泛应用的固体推进剂燃速测试方法主要包括两大类：一类是以靶线法和水下声发射法为代表的燃速仪法；另一类是以各类小型标准试验发动机试车为代表的发动机法。燃速仪法因受推进剂燃烧过程压强波动的影响，测试精度不高，特别是对高燃速固体推进剂的测试精度更差，国家军用标准gjb770b-2005中就明确规定了靶线法和水下声发射法两种燃速测试方法适用范围均为燃速不大于50mm/s的固体推进剂。发动机法测定推进剂燃速比燃速仪法更接近实际，测试精度更高，利用小型标准试验发动机进行推进剂燃速测试，不但能够准确模拟推进剂在全尺寸发动机中燃烧的真实工作状况，还能够准确反映出推进剂的燃烧特性，是推进剂配方研制和生产过程监控的有效手段。然而，现有的各类标准试验发动机均采用管形侧面燃烧药柱装药结构，推进剂装药时须进行插芯操作，容易出现偏心问题，影响测试精度；推进剂药柱固化成型后需进行脱模整形操作，过程繁锁，尤其对于高燃速固体推进剂而言，还存在安全隐患；同时，管形装药结构燃面大，在对高燃速固体推进剂进行较低工作压强燃速测试时，需选用喷管喉径往往会超出现有结构条件下各类试验发动机设计上限，容易出现点火困难、熄火、低频振荡以及喘振等异常燃烧现象。因此，为了能够有效表征宽压强范围内高燃速固体推进剂燃速水平，尤其是较低工作压强下燃速水平，迫切需求一种安全可靠、满足较低工作压强下的高燃速固体推进剂燃速测试装置。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，所述装置包括顶盖、燃烧室壳体、推进剂药柱、喷管底座、喉衬、点火装置，喷管堵盖，燃烧室壳体设有测压孔，与燃烧室连通，推进剂药柱为端燃实心药柱，喷管底座和喉衬的复合式结构构成喷管，燃烧室壳体与顶盖、喷管之间均为间隙配合，采用螺栓和螺母连接固定成一体，并用o型密封圈密封，点火装置设置在喉部内侧中间区域，通过点火线经喷管堵盖后与点火电源连接。该装置避免了现有燃速仪法测试精度不高和现有小型标准试验发动机药柱装药过程复杂繁锁、安全性差且不能对较低工作压强下高燃速固体推进剂燃速进行测试的问题，具有装药过程简便安全、经济实用、测试精度高、满足较低工作压强下的高燃速固体推进剂燃速测试要求。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，包括顶盖、燃烧室壳体、推进剂药柱、喷管底座、喉衬、点火装置、喷管堵盖；
所述燃烧室壳体为圆管型结构；所述推进剂药柱为端燃实心药柱，安装在燃烧室壳体内，燃烧室壳体的内空腔为燃烧室；所述燃烧室壳体上设有测压孔，测压孔与燃烧室连通；
所述燃烧室壳体的一端与所述顶盖连接，另一端与所述喷管底座连接；所述喉衬安装在喷管底座内，喉衬与喷管底座构成喷管；所述点火装置、喷管堵盖依次安装入喷管的喉部。
上述高燃速固体推进剂燃速测试装置，优选的，所述燃烧室壳体的两端均采用法兰式连接结构分别与顶盖和喷管底座连接。
上述高燃速固体推进剂燃速测试装置，优选的，所述燃烧室壳体的两端分别与顶盖和喷管底座密封连接；其中燃烧室壳体与顶盖和喷管底座之间均为间隙配合，然后利用密封圈进行密封。
上述高燃速固体推进剂燃速测试装置，优选的，所述燃烧室壳体的两端均采用螺栓和螺母与顶盖和喷管底座连接。
上述高燃速固体推进剂燃速测试装置，优选的，所述点火装置位于所述喉部内侧中间区域。
上述高燃速固体推进剂燃速测试装置，优选的，所述点火装置通过点火线经所述喷管堵盖后与外部点火电源连接。
上述高燃速固体推进剂燃速测试装置，优选的，所述顶盖上相背的第一面和第二面中，第一面为圆形平面，第二面上设有圆形凸台，所述凸台与所述燃烧室壳体的端面适配。
上述高燃速固体推进剂燃速测试装置，优选的，所述述燃烧室壳体与所述顶盖之间的配合间隙距离为0～0.02mm。
上述高燃速固体推进剂燃速测试装置，优选的，所述推进剂药柱采用推进剂药浆真空浇注固化后直接成型，与经糙化处理后的所述燃烧室壳体的内表面及所述顶盖的第二面的圆形凸台直接贴合。
上述高燃速固体推进剂燃速测试装置，优选的，所述测压孔的数量为1个或2个。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明提供的高燃速固体推进剂燃速测试装置，是在现有的标准试验发动机基础上，根据火箭发动机设计原理，通过改变推进剂药柱装药结构设计以及与之其相匹配的燃烧室壳体和顶盖局部设计，在不改变现有标准试验发动机主要外形结构及配套组件的前提下，有效拓宽了试验发动机测试高燃速固体推进剂工作压强下限，满足高燃速固体推进剂低工作压强燃速及燃烧特性测试要求，且推进剂燃速仅由推进剂药柱肉厚和燃烧室压强决定，不受推进剂药柱偏心和燃烧室壳体内径尺寸变化的影响，具有干扰因素少、测试精度高、通用性强及燃烧室壳体重复利用率高等特点；同时本发明推进剂药柱采用推进剂药浆真空浇注固化后直接成型，简化了制造工序，避免了现有小型标准试验发动机推进剂药柱制造时需进行插芯、脱模整形等繁锁操作，作业简便、高效且安全。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种高燃速固体推进剂燃速测试装置示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，包括顶盖1、燃烧室壳体3、推进剂药柱4、喷管底座10、喉衬12、点火装置9、喷管堵盖11；
所述燃烧室壳体3为圆管型结构；所述推进剂药柱4为端燃实心药柱，安装在燃烧室壳体3内，燃烧室壳体3的内空腔为燃烧室5；所述燃烧室壳体3上设有测压孔6，测压孔6与燃烧室5连通；
所述燃烧室壳体3的一端与所述顶盖1连接，另一端与所述喷管底座10连接；所述喉衬12安装在喷管底座10内，喉衬12与喷管底座10构成喷管；所述点火装置9、喷管堵盖11依次安装入喷管的喉部。
作为本发明的一种优选方案，所述燃烧室壳体3的两端均采用法兰式连接结构分别与顶盖1和喷管底座10连接。
作为本发明的一种优选方案，所述燃烧室壳体3的两端分别与顶盖1和喷管底座10密封连接；其中燃烧室壳体3与顶盖1和喷管底座10之间均为间隙配合，然后利用密封圈2进行密封；所述燃烧室壳体3的两端均采用螺栓和螺母与顶盖1和喷管底座10连接。
作为本发明的一种优选方案，所述点火装置9位于所述喉部内侧中间区域；所述点火装置9通过点火线13经所述喷管堵盖11后与外部点火电源连接。
作为本发明的一种优选方案，所述顶盖1上相背的第一面101和第二面102中，第一面101为圆形平面，第二面102上设有圆形凸台，所述凸台与所述燃烧室壳体3的端面适配。
作为本发明的一种优选方案，所述述燃烧室壳体3与所述顶盖1之间的配合间隙距离为0～0.02mm。
作为本发明的一种优选方案，所述推进剂药柱4采用推进剂药浆真空浇注固化后直接成型，与经糙化处理后的所述燃烧室壳体3的内表面及所述顶盖1的第二面102的圆形凸台直接贴合。
作为本发明的一种优选方案，所述测压孔6的数量为1个或2个。
实施例：
如图1所示，本发明实施例提供了一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，包括顶盖1、燃烧室壳体3、推进剂药柱4、喷管底座10、喉衬12、点火装置9，喷管堵盖11，所述燃烧室壳体3为圆管型结构，采用法兰式连接结构，且设有测压孔6，与燃烧室5连通，所述推进剂药柱4为端燃实心药柱，所述喷管底座10和所述喉衬12的复合式结构构成喷管，所述燃烧室壳体3与所述顶盖1、所述喷管之间均为间隙配合，采用螺栓8和螺母7连接固定成一体，并用o型密封圈2密封，所述点火装置9设置在喉部内侧中间区域，通过点火线13经所述喷管堵盖11后与点火电源连接。
本发明实施例提供的高燃速固体推进剂燃速测试装置，在推进剂药柱装4药前，先对燃烧室壳体3内表面进行糙化处理；再将顶盖1和燃烧室壳体3采用螺栓8和螺母7连接固定成一体，并用o型密封圈2密封，形成推进剂药柱成型模；然后采用真空浇注法以定量浇注的方式，通过模腔开口端将混合好的推进剂药浆浇入推进剂药柱成型模中；浇注完毕后，对燃烧室壳体3内表面挂壁的沸腾层药浆作清除处理后，放入烘箱内固化，固化过程保持药面水平，固化后即形成推进剂药柱4，并测量计算出药柱高度，即药柱肉厚。将点火装置9固定在由喷管底座10和喉衬12组装好的喷管喉部内侧中间区域，并通过点火线13经喷管堵盖11引出；然后将喷管与装有推进剂药柱4的燃烧室壳体3的另一端面采用螺栓8和螺母7连接固定成一体，并用o型密封圈2密封，即得到高燃速固体推进剂燃速测试装置；最后，按现有标准试验发动机燃速测试试验方法及步骤，即可完成推进剂燃速测试。
在可选实施例中，所述顶盖包括相背的第一面101和第二面102，所述第一面101为圆形平板结构，用于与固化烘箱的水平面贴合，以保证推进剂药柱4药面水平度，所述第二面102设有圆形凸台，与所述燃烧室壳体3端面适配。
在可选实施例中，所述燃烧室壳体3与所述顶盖1之间的配合间隙距离为0～0.02mm，确保两者之间能够紧密贴合，阻止推进剂药浆进入两者配合缝隙里。
在可选实施例中，所述燃烧室壳体3的测压孔6设置在所述燃速室壳体3靠所述喷管端且不影响所述喷管装配位置，测压孔6数量为1个或2个，以保证推进剂药柱4整个燃烧过程的试车数据均能正常完整采集，且不影响测试装置安装与拆卸操作。
在可选实施例中，所述燃烧室壳体3装药前应对其内表面进行糙化处理，这样有利于推进剂药柱4与燃烧室壳体3内表面形成良好的嵌接，增加两者间的机械结合力。
在可选实施例中，所述推进剂药柱4为采用推进剂药浆真空浇注固化后直接成型的端燃实心药柱，这样简化了制造工序，避免了现有标准试验发动机推进剂药柱制造时需进行插芯、脱模整形等繁锁操作，作业简便、高效且安全；同时，根据发动机燃烧室的平衡压强公式
在可选实施例中，所述点火装置9设置在喉部内侧中间区域，以保证推进剂药柱4初始燃面与点火产生的高温燃气接触状态一致，避免药柱燃面局部点火。
在可选实施例中，所述喷管、点火装置9、喷管堵盖11、o型密封圈2、螺栓8、螺母7均采用现有标准试验发动机相同组件，提高装置的通用性和适用性。
试验表明：本发明的高燃速固体推进剂燃速测试装置可以满足7mpa燃速为82mm/s的高燃速固体推进剂在1mpa～20mpa压强范围内测试要求，试验过程正常，无泄压、窜火问题，试验p-t曲线平稳，无异常波动现象。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
1.一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，其特征在于，包括顶盖(1)、燃烧室壳体(3)、推进剂药柱(4)、喷管底座(10)、喉衬(12)、点火装置(9)、喷管堵盖(11)；
所述燃烧室壳体(3)为圆管型结构；所述推进剂药柱(4)为端燃实心药柱，安装在燃烧室壳体(3)内，燃烧室壳体(3)的内空腔为燃烧室(5)；所述燃烧室壳体(3)上设有测压孔(6)，测压孔(6)与燃烧室(5)连通；
所述燃烧室壳体(3)的一端与所述顶盖(1)连接，另一端与所述喷管底座(10)连接；所述喉衬(12)安装在喷管底座(10)内，喉衬(12)与喷管底座(10)构成喷管；所述点火装置(9)、喷管堵盖(11)依次安装入喷管的喉部。
2.根据权利要求1所述的一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，其特征在于，所述燃烧室壳体(3)的两端均采用法兰式连接结构分别与顶盖(1)和喷管底座(10)连接。
3.根据权利要求1所述的一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，其特征在于，所述燃烧室壳体(3)的两端分别与顶盖(1)和喷管底座(10)密封连接；其中燃烧室壳体(3)与顶盖(1)和喷管底座(10)之间均为间隙配合，然后利用密封圈(2)进行密封。
4.根据权利要求3所述的一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，其特征在于，所述燃烧室壳体(3)的两端均采用螺栓和螺母与顶盖(1)和喷管底座(10)连接。
5.根据权利要求1～4之一所述的一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，其特征在于，所述点火装置(9)位于所述喉部内侧中间区域。
6.根据权利要求1～4之一所述的一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，其特征在于，所述点火装置(9)通过点火线(13)经所述喷管堵盖(11)后与外部点火电源连接。
7.根据权利要求1～4之一所述的一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，其特征在于，所述顶盖(1)上相背的第一面(101)和第二面(102)中，第一面(101)为圆形平面，第二面(102)上设有圆形凸台，所述凸台与所述燃烧室壳体(3)的端面适配。
8.根据权利要求1～4之一所述的一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，其特征在于，所述述燃烧室壳体(3)与所述顶盖(1)之间的配合间隙距离为0～0.02mm。
9.根据权利要求1～4之一所述的一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，其特征在于，所述推进剂药柱(4)采用推进剂药浆真空浇注固化后直接成型，与经糙化处理后的所述燃烧室壳体(3)的内表面及所述顶盖(1)的第二面(102)的圆形凸台直接贴合。
10.根据权利要求1～4之一所述的一种高燃速固体推进剂燃速测试装置，其特征在于，所述测压孔(6)的数量为1个或2个。
技术总结