一種火焰傳播模擬實驗的測試系統
2024-04-13 01:27:05
1.本發明是關於一種實驗裝置，具體是火焰傳播模擬實驗的測試系統。
背景技術：
2.固體火箭發動機因其結構簡單、推進劑可長期儲存、可靠性強以及操作維護簡便等特點，被廣泛應用於各類飛彈、太空飛行器以及運載火箭中。此外，隨著航天運載技術的成熟以及商業需求的激增，降低航天運輸成本對提升型號在航天領域的競爭力尤為重要。為降低固體火箭發動機研製成本，國內研究人員在固體火箭發動機性能與成本設計領域開展了一定的技術研究工作(李曉斌,解紅雨,青龍,張為華,陳雅琴,孫兵.高壓強固體火箭發動機性能/成本優化設計[j].固體火箭技術,2004(01):16-19；楊青,邱菀華,汪亮.固體火箭發動機成本與性能雙目標優化設計[j].北京航空航天大學學報,2005(05):574-577.)，然而，上述技術中的固體火箭發動機分析模型僅採用經驗公式方法進行建模，並未構建固體火箭發動機的高精度分析模型，導致模型的置信度較低。此外，上述技術通過傳統的進化算法進行設計優化，在實際固體火箭發動機總體設計中一旦涉及高耗時分析模型，將導致固體火箭發動機設計優化的計算成本劇增。
[0003]
裝藥燃燒室是固體火箭發動機的主要部件，由殼體，絕熱包覆層，藥柱三大部分組成。在發動機工作過程中，殼體應保證足夠的承載能力。藥柱不應有宏觀裂紋與脫粘。絕熱包覆層不破壞或燒穿等等。在燃燒室設計階段，應該對這些部件制定可靠性指標。優秀的設計師要充分運用可靠性分析的工程手段，在現有的材料，工藝水平條件下，對各個環節進行可靠性指標協調，使產品達到槪率最優狀態。
[0004]
為了提升固體火箭發動機總體方案階段的設計效率，十分有必要發展一種考慮性能與成本的固體火箭發動機快速設計方法，提高設計優化效率、縮短設計周期，從而在總體設計階段能夠快速實現固體火箭發動機設計方案的快速優選與修改，為固體火箭發動機系統方案論證與總體設計提供科學的依據與參考。
技術實現要素：
[0005]
本發明提供火焰傳播模擬實驗的測試系統，可以提升設備自動化水平，杜絕燃氣洩漏和轟然等現象，可以有效減少人工操作任務與測試時間，提高經濟性。
[0006]
本發明通過如下技術方案實現。
[0007]
一種火焰傳播模擬實驗的測試系統，包括數據分析系統、溫度採集系統、火焰傳播試驗發動機、高速攝影儀、底座、壓力採集系統、壓力傳感器，所述火焰傳播試驗發動機固定在底座上，所述火焰傳播試驗發動機包括依次連接的點火器、試驗艙、噴管，點火器內設置有藥柱，試驗艙設置有透明窗和測量孔，所述高速攝影儀對準透明窗用於拍攝試驗艙內的火焰傳播情況，所述測量孔內安裝測溫熱電偶，所述測溫熱電偶連接溫度採集系統，所述測量孔內安裝力敏元件，所述力敏元件連接壓力傳感器，所述壓力傳感器連接壓力採集系統，所述溫度採集系統、高速攝影儀和壓力採集系統與數據分析系統連接。
[0008]
進一步，所述試驗艙包括後排氣腔，後排氣腔與噴管連接。
[0009]
進一步，通過改變點火器安裝角度、點火器深入長度、藥柱長度等參數進行功率輸出，配合溫度採集系統實現對輻射強度的精準控制，確保其可再高達850℃溫度下工作。點火器作用為點燃樣品，並配合smc調壓閥以及德威爾轉子流量計實現對火焰的精準調整，通過燃燒藥柱提供一種總火焰長度不低於127mm、19mm藍色內錐長度的燃燒火焰，測量孔端安裝測溫熱電偶，火焰傳播試驗發動機點火段開通孔用於試驗不同火焰調節角度下的點火強度。
[0010]
進一步，有16個直徑3毫米的測量孔，測量孔均勻分布於試驗艙的翼槽中。
[0011]
進一步，所述的數據分析系統配備控制機以及變電裝置，採用plc搭配溫度模塊與模擬量模塊，可實現對數據的精準測量以及對執行元件的控制。
[0012]
進一步，所述的火焰傳播試驗發動機噴管外側設有絕熱層，用於保證設備溫度不會因為熱交換而出現變化。
[0013]
進一步，所述的試驗艙安裝透明窗，觀察運行狀態。
[0014]
進一步，所述的數據分析系統和底座下方均安裝萬向輪，便於行動裝置。
[0015]
與現有技術相比，本發明的優點是：與常規實驗裝置相比，可以提升設備自動化水平，杜絕燃氣洩漏和轟然等現象，可以有效減少人工操作任務與測試時間，有效提升設備安全性，降低成本，讓火焰傳播試驗發動機測試更加安全可控。
附圖說明
[0016]
圖1是本發明火焰傳播模擬實驗的測試系統的立體圖；
[0017]
圖2是本發明火焰傳播模擬實驗的測試系統的火焰傳播試驗發動機剖面圖；
[0018]
圖3是本發明火焰傳播模擬實驗的測試系統的火焰傳播試驗發動機正視圖；
[0019]
圖中：1、數據分析系統，2、溫度採集系統，3、火焰傳播發動機，4、高速攝影儀，5、底座，6、壓力採集系統，7、壓力傳感器，8、藥柱，9、後排氣腔，10、透明窗，11、點火器，12、試驗艙，13、噴管。
具體實施方式
[0020]
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。
[0021]
如圖1至圖3所示，一種火焰傳播模擬實驗的測試系統，包括數據分析系統1、溫度採集系統2、火焰傳播試驗發動機3、高速攝影儀4、底座5、壓力採集系統6、壓力傳感器7，所述火焰傳播試驗發動機3固定在底座5上，所述火焰傳播試驗發動機3包括依次連接的點火器11、試驗艙12、噴管13，點火器11內設置有藥柱8，試驗艙12設置有透明窗10和測量孔，所述高速攝影儀4對準透明窗10用於拍攝試驗艙12內的火焰傳播情況，所述測量孔內安裝測溫熱電偶，所述測溫熱電偶連接溫度採集系統2，所述測量孔內安裝力敏元件，所述力敏元件連接壓力傳感器7，所述壓力傳感器7連接壓力採集系統6，所述溫度採集系統2、高速攝影儀4和壓力採集系統6與數據分析系統1連接。
[0022]
進一步，所述試驗艙12包括後排氣腔9，後排氣腔9與噴管13連接。
[0023]
進一步，通過改變點火器11安裝角度、點火器11深入長度、藥柱8長度等參數進行功率輸出，配合溫度採集系統2實現對輻射強度的精準控制，確保其可再高達850℃溫度下
工作。點火器11作用為點燃樣品，並配合smc調壓閥以及德威爾轉子流量計實現對火焰的精準調整，通過燃燒藥柱8提供一種總火焰長度不低於127mm、19mm藍色內錐長度的燃燒火焰，測量孔端安裝測溫熱電偶，火焰傳播試驗發動機點火段開通孔用於試驗不同火焰調節角度下的點火強度。
[0024]
進一步，有16個直徑3毫米的測量孔，測量孔均勻分布於試驗艙12的翼槽中。
[0025]
進一步，所述的數據分析系統1配備控制機以及變電裝置，採用plc搭配溫度模塊與模擬量模塊，可實現對數據的精準測量以及對執行元件的控制。
[0026]
進一步，所述的火焰傳播試驗發動機噴管13外側設有絕熱層，用於保證設備溫度不會因為熱交換而出現變化。
[0027]
進一步，所述的試驗艙12安裝透明窗，觀察運行狀態。
[0028]
進一步，所述的數據分析系統1和底座5下方均安裝萬向輪，便於行動裝置。
[0029]
以上所述僅為本發明較佳的實施例，並非因此限制本發明的實施方式及保護範圍，對於本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護範圍內。