一种拉伸状态下推进剂燃速测试装置

摘要

本发明公开了一种拉伸状态下推进剂燃速测试装置,用于测量推进剂在拉伸状态下的燃烧规律。恒温恒压箱固定在工作台架上，恒温恒压箱内外壁之间填充有保温层，保温层内侧有对称的保温水管，推进剂拉伸装置固定在恒温恒压箱内；氮气瓶位于工作台架一侧，氮气瓶与恒温恒压箱通过管路连通。通过加热或冷却控制恒温恒压箱内的温度，实现测试不同温度下拉伸状态的推进剂燃速；将氮气瓶的高压惰性气体输入恒温恒压箱内，调节恒温恒压箱内压强，使其固定在给定的压强下，实现测试不同压强的拉伸状态的推进剂燃速；控制拉伸螺杆的拉伸量来控制推进剂的拉伸量，实现测试不同拉伸状态下推进剂的燃速。测试装置结构简单，成本低、安装方便。

说明书

技术领域

本发明属于固体火箭发动机技术领域，具体地说,涉及一种拉伸状态下推进 剂燃速测试装置。

背景技术

固体推进剂药柱在固体火箭发动机中既是动力能源，又是其结构部件之一， 因此，发动机的内弹道性能与推进剂药柱的结构特性密切相关。当固体推进剂 药柱承受外载荷作用时，因其拉伸模量低，会出现大的变形，发动机压强、推 力、工作时间、总冲等会发生变化，并且都与固体推进剂燃速变化有关，燃速 变化影响发动机内部燃气生成率，从而影响发动机内弹道性能。工程上测定固 体推进剂的燃速有不同的方法，最简单又普遍使用的是在燃速仪中用小尺寸的 推进剂药条试样测定燃速，即传统的靶线法。在文献GJB770A-97(GJB770B-2005) 方法706《燃速靶线法》中公开了一种普通固体推进剂的燃速测试方法，其原理 是:将包覆的推进剂药条试样钻孔穿入靶线,在规定的试验压强和温度下,在氮 气中测定燃尽试件靶距长度所需的时间,计算出燃速。

推进剂的拉伸实验大都在有温度控制装置的拉伸试验机上进行，为单向应 力，而不是复杂的三维应力，试件一般用端部粘木试样或哑铃形试样，在规定 的每个温度下做每一个拉伸速率的拉伸试验。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种拉伸状态下推进剂燃速测 试装置；通过控制恒温恒压箱内的温度，调节恒温恒压箱内压强，控制拉伸螺 杆的拉伸量控制推进剂的拉伸量，实现测试不同温度,不同压强,不同拉伸状态 下推进剂的燃速；测试推进剂在拉伸状态下的燃烧规律。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括恒温恒压箱、氮气瓶、 推进剂拉伸装置、工作台架，其特点是:恒温恒压箱固定在工作台架上，恒温 恒压箱内外壁之间填充保温材料，两根保温水管分别位于恒温恒压箱保温材料 层内侧，两根保温水管分别设有进水口和出水口，其中,一根保温水管设有测温 口,氮气瓶位于工作台架一侧，氮气瓶与恒温恒压箱通过管路相连通，拉伸装置 位于恒温恒压箱内，通过固定板与恒温恒压箱上端盖固连；所述拉伸装置包括 底板、上板、拉伸螺杆、定位螺杆、上板上压条、上板下压条、底板压条、上 导轨板、下导轨板、测量孔、连接块，上板与底板固连，定位螺杆位于底板一 端，底板压条与下导轨板连接固定在底板上，下导轨板与底板通过定位螺杆定 位，上板下压条与下导轨板通过螺栓固连，拉伸螺杆位于定位螺杆的一侧，拉 伸螺杆与连接块连接，连接块与上导轨板连接，上板上压条与上导轨板通过螺 栓固连，上板上压条和底板压条上分别设有测量孔，用于靶线连接测试装置， 底板压条，上板上压条与上板下压条配合固定推进剂试样，旋动拉伸螺杆，上 导轨板在底板的轨道上移动，实现对推进剂试样应力的加载，并进行燃速测试。

上板上压条、上板下压条，底板压条，上导轨板、下导轨板和连接块材料 均采用不锈钢。

有益效果

本发明提出的一种拉伸状态下推进剂燃速测试装置,用于测量推进剂在拉 伸状态下的燃烧规律。通过加热或冷却装置控制恒温恒压箱内的温度，实现测 试不同温度下拉伸状态的推进剂燃速；将恒温恒压箱与高压惰性气体的氮气瓶 相连接，调节恒温恒压箱内压强，使其固定在给定的压强下，实现测试不同压 强的拉伸状态的推进剂燃速；控制拉伸螺杆的拉伸量来控制推进剂的拉伸量， 实现测试不同拉伸状态下推进剂的燃速。测试装置结构简单，成本低、方便加 工安装。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种拉伸状态下推进剂燃速测试装置作 进一步详细说明。

图1为本发明拉伸状态下推进剂燃速测试装置示意图。

图2为本发明的推进剂拉伸装置示意图。

图3为本发明的推进剂拉伸装置左视图。

图4为本发明的推进剂拉伸装置A-A截面剖视图。

图5为推进剂式样示意图。

图6为推进剂式样B-B截面剖视图。

图7为推进剂试样开孔位置示意图。

C-C:点火线孔  D-D:第一靶线孔  E-E:第二靶线孔

图中:

1.恒温恒压箱 2.氮气瓶 3.拉伸装置 4.工作台架 5.测温口 6.进水口 7.出水口 8.固定板 9.底板 10.上板 11.拉伸螺杆 12.定位螺杆 13.上板上压条 14.上板下压条 15.底板压条 16.上导轨板 17.下导轨板 18.推进剂试样 19.测量孔 20.连接块

具体实施方式

本实施例是一种拉伸状态下推进剂燃速测试装置。

参阅图1～图7，本实施例拉伸状态下推进剂燃速测试装置，由恒温恒压箱 1、氮气瓶2、拉伸装置3、工作台架4组成；恒温恒压箱1固定在工作台架4 上，氮气瓶2安装在工作台架4一侧，氮气瓶2与恒温恒压箱1通过管路相连 通，氮气瓶2上安装有压力表，工作时，氮气瓶2内的高压惰性气体传输至恒 温恒压箱1缓冲装置内，保证恒温恒压箱1内达到设定的压强。恒温恒压箱1 内外壁之间填充保温材料，以保证温度基本恒定；恒温恒压箱1保温材料层内 侧分别安装有两根保温水管，保温水管通过螺栓固定在恒温恒压箱1上，两根 保温水管分别设有进水口6和出水口7，其中,一根保温水管上设置有测温口5, 测温口5用以测量保温水管内的温度，保证温度基本恒定。拉伸装置3安装在 恒温恒压箱1内，固定板8与恒温恒压箱上端盖通过螺栓固连，拉伸装置3与 固定板8通过螺栓连接。

拉伸装置包括底板9、上板10、拉伸螺杆11、定位螺杆12、上板上压条13、 上板下压条14、底板压条15、上导轨板16、下导轨板17、测量孔19、连接块 20；底板9通过螺栓安装在固定板之上，上板10与底板9固连，定位螺杆12 安装在底板9一端，底板压条15与下导轨板17连接固定在底板9上，下导轨 板17与底板9通过定位螺杆12定位，上板下压条14与下导轨板17通过螺栓 固连，拉伸螺杆11安装在定位螺杆12的一侧，拉伸螺杆11与连接块20连接， 连接块20与上导轨板16连接，上板上压条13与上导轨板16通过螺栓固连， 上板上压条13和底板压条15上分别设有测量孔19，用于靶线连接测试装置。 底板压条15、上板上压条13与上板下压条14配合固定推进剂试样18；推进剂 试样18加工成工字型，便于利用卡槽夹持，同时，在推进剂试样18上打孔， 穿点火线和靶线。工作时旋动拉伸螺杆11，上导轨板16在底板9的轨道上移动， 实现对推进剂试样18应力的加载，进行燃速测试实验，即得到在设定工作温度 和压强下一定的拉伸状态下的推进剂燃速。

上板上压条13、上板下压条14，底板压条15，上导轨板16、下导轨板17 和连接块20均采用不锈钢材料制成。

测试不同拉伸状态下推进剂燃速的步骤如下:

(1)试样加工；将推进剂按设计尺寸加工成一定肉厚的工字形推进剂试样 18，并对其表面进行阻燃包覆，以保证推进剂试样18燃烧时按平行层燃烧规律 进行燃烧；按照实验压强、应变量设计及平行性实验的要求，计算应加工的推 进剂试样的个数，以保证在每个压强、每个应变条件下，至少取得三个有效的 实验数据；

(2)穿点火线及靶线；检验包覆层是否完整及包覆层是否符合实验要求； 对检验合格的推进剂试样，按要求尺寸对推进剂试样进行打孔，测量完两靶线 孔之间的距离后在推进剂试样上穿点火线和两靶线；为了不使靶线过早烧断而 导致实验失败，在两靶线靠近推进剂的地方用绝热胶带进行多层包覆；

(3)安装推进剂试样；将推进剂试样18固定在卡槽中，并按实验要求旋动 拉伸螺杆11以使推进剂试样18达到预定的应变量；

(4)连接点火及测试线路；将点火线及两靶线接到相应的电极上，检查并 确保点火线路及测试线路的连通；

(5)装配燃烧室；将装有推进剂试样18的拉伸装置3固定在恒温恒压箱1 内的固定板8上，并检查燃烧室的气密性；

(6)充压；依次关闭排气阀，打开隔离阀与进行阀，打开氮气瓶2的减压 阀，向恒温恒压箱1缓冲装置中充入氮气至预定压强；

(7)准备测试系统；打开测试软件，设置好测试参数，并使测试系统处于 测试状态；

(8)点火；在点火线上施加一定的电压，使点火线放热将推进剂试样18点 燃，得到推进剂燃烧时间，结合肉厚计算出推进剂燃速；

(9)关闭测试软件，保存实验数据并清理实验装置；

(10)重复(3)～(9)，改变施加在推进剂试样18上的应变量，直至每组 实验至少有三次有效数据；得到不同拉伸应力下推进剂燃速的变化规律。