一種固體火箭發動機全尺寸噴管熱結構實驗裝置的製作方法
2023-05-15 14:42:21 1
專利名稱：一種固體火箭發動機全尺寸噴管熱結構實驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於固體火箭發動機實驗技術領域，具體為一種固體火箭發動機全尺 寸噴管熱結構實驗裝置。
背景技術：
對於固體火箭發動機，其噴管熱結構關係到發動機的安全，如何通過考核固體火 箭發動機的噴管熱結構是非常重要也非常複雜的問題。目前，研究噴管熱結構的理論方法 還不夠成熟，多以對噴管熱結構進行數值模擬、全尺寸發動機實驗以及模擬試驗為主。數值 模擬研究由於進行了很多假定和簡化，只能作為一種參考，不能為全尺寸發動機提供具體 的量上的支撐；全尺寸發動機實驗周期長，耗資大，組織繁瑣，且為噴管熱結構這一單項實 驗而組織全尺寸發動機實驗代價太高，如果出現問題影響惡劣；模擬試驗目前還不成熟，存 在尺寸效應，難以解決與全尺寸發動機的映射關係等問題。由此可見，目前缺乏方便、低風 險和低成本的實驗方法來對固體火箭發動機噴管熱結構進行全尺寸考核。
實用新型內容要解決的技術問題為了能夠採用實驗方法來對固體火箭發動機噴管熱結構進行全尺寸考核，以降低 風險，節約成本，並使研究手段能夠常態化，本實用新型提出一種固體火箭發動機全尺寸噴 管熱結構實驗裝置。技術方案本實用新型的技術方案為所述一種固體火箭發動機全尺寸噴管熱結構實驗裝置，其特徵在於包括全尺寸 噴管、實驗發動機、中心錐和中心錐支座；實驗發動機包括前封頭、燃燒室、裝藥、噴管殼體和固定法蘭；燃燒室殼體兩端分 別與前封頭和噴管殼體一端固定連接，並用0型圈進行連接處側面密封，噴管殼體另一端 與固定法蘭固定連接，全尺寸噴管固定在噴管殼體內，固定法蘭的中心孔為錐孔；裝藥貼燃 燒室內壁澆注在燃燒室內，裝藥的推進劑配方與全尺寸發動機中的推進劑配方相同，裝藥 燃燒類型由實驗發動機工作時間和裝藥燃面確定，實驗發動機工作時間至少為6s，裝藥燃
面根據燃燒室平衡壓強公式
權利要求1. 一種固體火箭發動機全尺寸噴管熱結構實驗裝置，其特徵在於包括全尺寸噴管、 實驗發動機、中心錐和中心錐支座；實驗發動機包括前封頭、燃燒室、裝藥、噴管殼體和固定法蘭；燃燒室殼體兩端分別與 前封頭和噴管殼體一端固定連接，並用0型圈進行連接處側面密封，噴管殼體另一端與固 定法蘭固定連接，全尺寸噴管固定在噴管殼體內，固定法蘭的中心孔為錐孔；裝藥貼燃燒室 內壁澆注在燃燒室內，裝藥的推進劑配方與全尺寸發動機中的推進劑配方相同，裝藥燃燒 類型由實驗發動機工作時間和裝藥燃面確定，實驗發動機工作時間至少為6s，裝藥燃面根A丄據燃燒室平衡壓強公式凡=(PpC^j)1-"確定，其中Ab為裝藥燃面，ρ。為燃燒室工作壓強，Λ取與全尺寸發動機燃燒室工作壓強一致，P ρ為推進劑密度，a為推進劑燃速係數，η為推進 劑燃速壓強指數，c*為推進劑特徵速度，At為噴管喉部面積，噴管喉部面積At由質量流率公式m = 」確定，其中.為實驗裝置的質量流率，取全尺寸發動機質量流率的1/5 1/2 ； cm中心錐為大端開有中心盲孔的近似圓錐結構，中心錐小端為圓弧型鈍頭，並光滑過渡 至中心錐前部圓柱段，圓柱段的直徑由公式& ={D' ~d' )Χ7Γ確定，其中Dt為全尺寸噴管『4的喉部直徑，dt表示中心錐圓柱段直徑，中心錐圓柱段長度與全尺寸噴管喉部的直段長度 相同；從中心錐圓柱段光滑過渡至中心錐中部錐柱段，錐柱段長度與全尺寸噴管擴張段長度一致，錐柱段底面直徑由公式<確定，其中4表示中心錐錐柱面的底面直徑，De表示全尺寸噴管擴張段的出口直徑，ε Α表示全尺寸噴管膨脹比；中心錐支座包括中心杆組合件和支座組合件；中心杆組合件包括頭部隔熱套、前端熱 防護套、定位卡環、緊固卡環和中心杆；頭部隔熱套套在中心桿頭部，並用環氧膠粘接，套有 隔熱套的中心桿頭部插入中心錐大端盲孔內，並採用環氧膠與中心錐粘接；前端熱防護套 套在中心杆中部，並用環氧膠粘接；定位卡環為帶有環形突起的兩片半圓環，環形突起的外 圓周為錐面並帶有連接耳片，環形突起外圓周錐面的錐度與固定法蘭中心孔的錐度相同； 定位卡環卡在前端熱防護套上，且定位卡環一端面與中心錐大端面緊貼合，環形突起外圓 周錐面與固定法蘭中心孔緊貼合，且通過連接耳片與固定法蘭固定連接；緊固卡環安裝在 前端熱防護套上，並與定位卡環另一端面緊貼合；支座組合件包括後端熱防護套、支座和底 座；支座上端與中心杆後段固定連接，後端熱防護套套在支座上並用環氧膠粘接，支座下端 與底座固定連接，並在底座固定有熱防護板。
專利摘要本實用新型提出一種固體火箭發動機全尺寸噴管熱結構實驗裝置，包括全尺寸噴管、實驗發動機、中心錐和中心錐支座。該裝置通過對中心錐圓柱段及錐柱段型面的設計，充分考慮了實驗過程中的氣流衝蝕以及高溫的影響，實現實驗裝置中全尺寸噴管的工作特性與全尺寸發動機中噴管的工作特性一致，並實現了對全尺寸噴管進行小流量試驗，可以作為一種常用的實驗手段靈活運用。
文檔編號F02K9/96GK201916075SQ201020685140
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者何國強, 劉佩進, 彭麗娜, 李江, 陳劍, 魏祥庚 申請人:西北工業大學