在固體推進(jìn)劑的靶線法燃速測(cè)試中,燃燒室的壓強(qiáng)波動(dòng)直接影響數(shù)據(jù)的可信度,常用的抑制波動(dòng)的方法是并聯(lián)燃燒室或者緩沖機(jī)構(gòu)。然而,這一方法在低壓范圍及氣態(tài)產(chǎn)物量大的高燃速推進(jìn)劑燃燒試驗(yàn)環(huán)境下,有失效的可能。為將燃速測(cè)試的壓強(qiáng)波動(dòng)穩(wěn)定在國軍標(biāo)規(guī)定的1%范圍內(nèi),分析了推進(jìn)劑燃燒過程中壓強(qiáng)波動(dòng)的機(jī)理,設(shè)計(jì)了一套基于LabVIEW虛擬儀器和組合式氣路的壓強(qiáng)控制系統(tǒng),配合現(xiàn)有緩沖式燃速儀,進(jìn)行了1 MPa和2 MPa低壓試驗(yàn)驗(yàn)證,當(dāng)燃燒導(dǎo)致的壓力上升超過國軍標(biāo)規(guī)定的1%時(shí),PID控制算法開啟泄壓閥門,使壓強(qiáng)回歸到正常范圍,整個(gè)燃燒過程的壓強(qiáng)超標(biāo)時(shí)間從原78%降至15%以內(nèi)。結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的壓強(qiáng)控制系統(tǒng),相比單純依賴緩沖瓶,能更有效地將燃燒壓強(qiáng)波動(dòng)控制在國軍標(biāo)要求范圍內(nèi),從而使數(shù)據(jù)更可信。

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圖1 典型靶線法燃速測(cè)試氣路布局

國內(nèi)使用較多的靶線法燃速儀，氣路布局如圖1所示[1-2]，連接緩沖瓶的燃燒室附近設(shè)安全閥和壓力變送器，通過控制高壓氮?dú)獾妮斎�、進(jìn)氣閥及排氣閥，燃燒室及連通的緩沖瓶到達(dá)試驗(yàn)初始?jí)簭?qiáng)。關(guān)閉進(jìn)氣閥及排氣閥，燃燒室與緩沖氣瓶形成容積有限的燃燒空間[5-6]。圖2(a)為燃燒室從加壓-保溫....

圖2 1 MPa低壓測(cè)試時(shí)燃燒室內(nèi)壓強(qiáng)-時(shí)間變化曲線

式中p為燃燒室內(nèi)初始?jí)簭?qiáng);V為燃燒室及緩沖機(jī)構(gòu)自由容積，當(dāng)燃燒系統(tǒng)一定時(shí)，V為常量;n為燃燒器內(nèi)的氣體總摩爾數(shù);R為通用氣體常數(shù);T為燃燒室及緩沖機(jī)構(gòu)溫度。圖32MPa低壓測(cè)試時(shí)燃燒室內(nèi)壓強(qiáng)-時(shí)間變化曲線

圖3 2 MPa低壓測(cè)試時(shí)燃燒室內(nèi)壓強(qiáng)-時(shí)間變化曲線

圖21MPa低壓測(cè)試時(shí)燃燒室內(nèi)壓強(qiáng)-時(shí)間變化曲線由于緩沖瓶容積一般遠(yuǎn)大于燃燒室，而充壓介質(zhì)氮?dú)馐菬岬牟涣紝?dǎo)體，在短時(shí)間內(nèi)，燃燒室空間的高溫燃燒并不會(huì)對(duì)緩沖瓶整體溫度有明顯抬升，局部微觀上，更多的是通過熱量導(dǎo)致的氣體膨脹，由壓強(qiáng)表征出來[6]。

圖4 組合式氣路布局

進(jìn)/排氣閥門組中，電控閥采用電磁閥驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)閥方式，流量調(diào)節(jié)閥采用手動(dòng)截止閥。這兩種閥門在靶線法燃速儀中已使用多年，相對(duì)于高精度的電子壓力控制器，這種方式性能可靠，成本較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，尤其適用于測(cè)試任務(wù)繁重的工廠。目前，價(jià)位適中的高壓耐腐蝕氣動(dòng)閥開啟/關(guān)閉速度約100m....

本文編號(hào)：4020158