專(zhuān)利名稱(chēng)：一種研究噴管羽流凝相粒子分布的試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)領(lǐng)域，具體為一種研究噴管羽流凝相粒子分布的試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用含鋁推進(jìn)劑，燃?xì)庵泻写罅康腁1203粒子。凝相粒子的大小及分布是發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析和工作過(guò)程仿真的重要初始參數(shù)，如凝相粒子對(duì)喉襯材料的機(jī)械剝蝕效應(yīng)和粒子熱增量效應(yīng)會(huì)加劇喉襯材料的燒蝕，使其出現(xiàn)臺(tái)階效應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致噴管燒穿。另外，在載體飛行器飛行過(guò)程中，羽流的紅外輻射特性較強(qiáng)，成為軍事偵查的目標(biāo)，而羽流的紅外輻射特性與凝相粒子的大小有著重要的聯(lián)系。由于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車(chē)試驗(yàn)和導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)費(fèi)用昂貴，使得研究人員對(duì)于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管內(nèi)及其羽流中的粒子分布情況還缺乏認(rèn)識(shí)，其中一個(gè)重要的原因就是缺乏有效的試驗(yàn)裝置。研究認(rèn)為，影響凝相粒子粒度分布的主要因素有工作壓強(qiáng)、顆粒相濃度以及噴管構(gòu)型等。為了研究噴管內(nèi)及其羽流中凝相粒子的分布規(guī)律，迫切需要建立一種工作狀態(tài)與真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)接近，且單參數(shù)可調(diào)的試驗(yàn)裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容要解決的技術(shù)問(wèn)題為研究固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管內(nèi)及其羽流中凝相粒子的分布規(guī)律，迫切需要建立一種工作狀態(tài)與真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)接近，能夠模擬固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的高溫高壓環(huán)境，且能夠單一地研究工作壓強(qiáng)、顆粒相濃度以及噴管構(gòu)型等因素對(duì)凝相粒子粒度分布的影響的試驗(yàn)裝置。技術(shù)方案本實(shí)用新型提出了一種研究噴管羽流凝相粒子分布的試驗(yàn)裝置，其技術(shù)方案為所述的一種研究噴管羽流凝相粒子分布的試驗(yàn)裝置，包括燃?xì)獍l(fā)生器和粒子收集裝置，燃?xì)獍l(fā)生器固定在試驗(yàn)臺(tái)架上，所述研究噴管羽流凝相粒子分布的試驗(yàn)裝置的特征在于燃?xì)獍l(fā)生器包括燃燒室，收斂段和噴管；燃燒室內(nèi)固定有多孔結(jié)構(gòu)的擋藥板，在擋藥板與燃燒室封閉端之間有推進(jìn)劑；燃燒室敞口端與收斂段大口端密封固定連接；收斂段小口端與噴管套一端密封固定連接，噴管安裝在噴管套與噴管壓蓋之間；粒子收集裝置為箱型結(jié)構(gòu)，內(nèi)盛有冷卻液體，粒子收集裝置端面有進(jìn)氣口，從噴管?chē)姵龅挠鹆髂軌蛲耆珡牧Ｗ邮占b置端面進(jìn)氣口進(jìn)入粒子收集裝置，進(jìn)氣口周?chē)信艢饪?，排氣孔?nèi)有過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)孔徑小于凝相粒子粒徑。本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案為，所述的一種研究噴管羽流凝相粒子分布的試驗(yàn)裝置，其特征在于燃燒室封閉端上安裝有測(cè)壓座，測(cè)壓座外接傳感器，測(cè)量燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)的工作壓強(qiáng)。有益效果[0011]采用本實(shí)用新型能夠模擬實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)中的高溫高壓環(huán)境，且可以方便地更換收斂段及噴管，從而調(diào)整收斂段收斂角度，選用不同的噴管喉徑，以及不同的噴管構(gòu)型，能夠單一地研究顆粒相濃度、工作壓強(qiáng)以及噴管構(gòu)型等因素對(duì)凝相粒子粒度分布的影響。

圖1 本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖；圖2 本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖；其中1、試驗(yàn)臺(tái)架；2、燃?xì)獍l(fā)生器支架；3、燃?xì)獍l(fā)生器；4、粒子收集裝置；5、閥門(mén)； 6、燃燒室；7、推進(jìn)劑；8、擋藥板；9、收斂段；10、噴管套；11、噴管壓蓋；12、排氣孔；13、收集箱；14、冷卻液體；15、過(guò)濾網(wǎng)；16、進(jìn)氣口 ；17、噴管；18、測(cè)壓座；19、點(diǎn)火座。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例描述本實(shí)用新型實(shí)施例本實(shí)施例中利用本實(shí)用新型提出的試驗(yàn)裝置開(kāi)展了研究試驗(yàn)，單一地研究顆粒相濃度、工作壓強(qiáng)以及噴管構(gòu)型等因素對(duì)凝相粒子粒度分布的影響。參照附圖1和附圖2，本實(shí)施例中的試驗(yàn)裝置包括燃?xì)獍l(fā)生器3和粒子收集裝置 4，燃?xì)獍l(fā)生器3通過(guò)燃?xì)獍l(fā)生器支架2固定在試驗(yàn)臺(tái)架1上；粒子收集裝置4置于燃?xì)獍l(fā)生器3下方，用于收集凝相粒子。參照附圖2，燃?xì)獍l(fā)生器3包括燃燒室6，收斂段9和噴管17。在燃燒室6中固定有擋藥板8，擋藥板8為帶有燃?xì)饪椎陌鍫罱Y(jié)構(gòu)，在擋藥板8與燃燒室6封閉端之間有推進(jìn)劑 7，推進(jìn)劑7裝藥為圓柱形端面燃燒裝藥，選用丁羥推進(jìn)劑，含鋁17%，燃?xì)鉁囟燃s為3400K。 在燃燒室6封閉端端面上裝有測(cè)壓座18和點(diǎn)火座19，點(diǎn)火座19內(nèi)裝有點(diǎn)火器，通過(guò)點(diǎn)燃擋藥板8上的藥包引燃推進(jìn)劑7，推進(jìn)劑7燃燒后從擋藥板8上的燃?xì)饪字袊姵錾淞?，同時(shí)測(cè)壓座18上的傳感器測(cè)量燃?xì)獍l(fā)生器3內(nèi)的工作壓強(qiáng)。參照附圖2，燃燒室6敞口端與收斂段9大口端之間采用凹形圈密封，并用螺栓固定連接，本實(shí)施例中選用了兩種收斂段，收斂角度α分別為25度和50度，通過(guò)選取不同的收斂角度，可以研究顆粒相濃度對(duì)凝相粒子粒度分布的影響。噴管17通過(guò)噴管套10與噴管壓蓋11進(jìn)行固定，噴管17卡在噴管套10 —端的凹槽內(nèi)，并用噴管壓蓋11壓住固定，并且噴管壓蓋11與噴管17出口對(duì)應(yīng)位置開(kāi)有羽流噴口。噴管套10的另一端與收斂段9小口端密封固定連接。采用這種結(jié)構(gòu)方式可以方便的更換噴管17，本實(shí)施例中采用了三種噴管17構(gòu)型，其中兩種為只有收斂構(gòu)型，喉徑大小不同，另一種為收斂加擴(kuò)張構(gòu)型，通過(guò)選取不同的喉徑，實(shí)現(xiàn)工作壓強(qiáng)的不同，研究工作壓強(qiáng)對(duì)凝相粒子粒度分布的影響，通過(guò)選取不同的噴管構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)噴管不同部位凝相粒子的收集，可以研究噴管擴(kuò)張比對(duì)羽流粒子粒度分布的影響。參照附圖2，粒子收集裝置4為箱型結(jié)構(gòu)，收集箱13中盛有冷卻液體14，收集箱13 底部有閥門(mén)5，用于排出液體，收集顆粒。收集箱13端面有進(jìn)氣口 16，通過(guò)調(diào)整收集箱13 與噴管壓蓋11的距離以及調(diào)整進(jìn)氣口 16的孔徑大小，使從噴管壓蓋11羽流噴口噴出的羽流能夠完全從進(jìn)氣口 16進(jìn)入收集箱13，進(jìn)氣口 16周?chē)辛鶄€(gè)排氣孔12，從而能夠不影響進(jìn)氣口 16的燃?xì)獾牧鲃?dòng)特性，排氣孔12內(nèi)有過(guò)濾網(wǎng)15，過(guò)濾網(wǎng)15孔徑小于凝相粒子粒徑， 可以防止進(jìn)入收集箱13內(nèi)的粒子從排氣孔12排走。為了防止試驗(yàn)過(guò)程中混入其他雜質(zhì)，除噴管選用高強(qiáng)石墨材料以及擋藥板選用高硅氧酚醛材料外，其他部件材料選用不銹鋼。本實(shí)施例的試驗(yàn)工況為第一種工況為設(shè)計(jì)工作壓強(qiáng)為5. 5MPa,選用25度收斂段；第二種工況為設(shè)計(jì)工作壓強(qiáng)為5. 5MPa，選用50度收斂段；第三種工況為設(shè)計(jì)工作壓強(qiáng)為8. OMPa，選用25度收斂段，第四種工況為設(shè)計(jì)工作壓強(qiáng)為8. OMPa，選用50度收斂段。 試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，可以看出，在工作壓強(qiáng)基本相同的條件下，隨著收斂角度的增加，粒子的質(zhì)量平均粒徑變大；在收斂角相同的條件下，隨著壓強(qiáng)的升高，粒子的質(zhì)量平均粒徑變小。通過(guò)單參數(shù)調(diào)節(jié)，可以反映真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中粒子粒度變化情況，表明達(dá)到了預(yù)期的效果。表1粒子粒度試驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求1.一種研究噴管羽流凝相粒子分布的試驗(yàn)裝置，包括燃?xì)獍l(fā)生器和粒子收集裝置，燃?xì)獍l(fā)生器固定在試驗(yàn)臺(tái)架上，所述研究噴管羽流凝相粒子分布的試驗(yàn)裝置的特征在于燃?xì)獍l(fā)生器包括燃燒室，收斂段和噴管；燃燒室內(nèi)固定有多孔結(jié)構(gòu)的擋藥板，在擋藥板與燃燒室封閉端之間有推進(jìn)劑；燃燒室敞口端與收斂段大口端密封固定連接；收斂段小口端與噴管套一端密封固定連接，噴管安裝在噴管套與噴管壓蓋之間；粒子收集裝置為箱型結(jié)構(gòu)，內(nèi)盛有冷卻液體，粒子收集裝置端面有進(jìn)氣口，從噴管?chē)姵龅挠鹆髂軌蛲耆珡牧Ｗ邮占b置端面進(jìn)氣口進(jìn)入粒子收集裝置，進(jìn)氣口周?chē)信艢饪?，排氣孔?nèi)有過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)孔徑小于凝相粒子粒徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種研究噴管羽流凝相粒子分布的試驗(yàn)裝置，其特征在于 燃燒室封閉端上安裝有測(cè)壓座，測(cè)壓座外接傳感器，測(cè)量燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)的工作壓強(qiáng)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提出了一種研究噴管羽流凝相粒子分布的試驗(yàn)裝置，包括燃?xì)獍l(fā)生器和粒子收集裝置，燃?xì)獍l(fā)生器包括燃燒室，收斂段和噴管，粒子收集裝置端面有進(jìn)氣口，從噴管?chē)姵龅挠鹆髂軌蛲耆珡牧Ｗ邮占b置端面進(jìn)氣口進(jìn)入粒子收集裝置，進(jìn)氣口周?chē)信艢饪?，排氣孔?nèi)有過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)孔徑小于凝相粒子粒徑。本實(shí)用新型能夠模擬實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)中的高溫高壓環(huán)境，且可以方便地更換收斂段及噴管，從而調(diào)整收斂段收斂角度，選用不同的噴管喉徑，以及不同的噴管構(gòu)型，能夠單一地研究顆粒相濃度、工作壓強(qiáng)以及噴管構(gòu)型等因素對(duì)凝相粒子粒度分布的影響。
文檔編號(hào)F02K9/97GK202108612SQ201120062830
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者何國(guó)強(qiáng), 張勝敏, 李江, 胡春波 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)