在固體推進劑的靶線法燃速測試中,燃燒室的壓強波動直接影響數據的可信度,常用的抑制波動的方法是并聯燃燒室或者緩沖機構。然而,這一方法在低壓范圍及氣態(tài)產物量大的高燃速推進劑燃燒試驗環(huán)境下,有失效的可能。為將燃速測試的壓強波動穩(wěn)定在國軍標規(guī)定的1%范圍內,分析了推進劑燃燒過程中壓強波動的機理,設計了一套基于LabVIEW虛擬儀器和組合式氣路的壓強控制系統(tǒng),配合現有緩沖式燃速儀,進行了1 MPa和2 MPa低壓試驗驗證,當燃燒導致的壓力上升超過國軍標規(guī)定的1%時,PID控制算法開啟泄壓閥門,使壓強回歸到正常范圍,整個燃燒過程的壓強超標時間從原78%降至15%以內。結果表明,設計的壓強控制系統(tǒng),相比單純依賴緩沖瓶,能更有效地將燃燒壓強波動控制在國軍標要求范圍內,從而使數據更可信。

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圖1 典型靶線法燃速測試氣路布局

國內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安全閥和壓力變送器，通過控制高壓氮氣的輸入、進氣閥及排氣閥，燃燒室及連通的緩沖瓶到達試驗初始壓強。關閉進氣閥及排氣閥，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低壓測試時燃燒室內壓強-時間變化曲線

式中p為燃燒室內初始壓強;V為燃燒室及緩沖機構自由容積，當燃燒系統(tǒng)一定時，V為常量;n為燃燒器內的氣體總摩爾數;R為通用氣體常數;T為燃燒室及緩沖機構溫度。圖32MPa低壓測試時燃燒室內壓強-時間變化曲線

圖3 2 MPa低壓測試時燃燒室內壓強-時間變化曲線

圖21MPa低壓測試時燃燒室內壓強-時間變化曲線由于緩沖瓶容積一般遠大于燃燒室，而充壓介質氮氣是熱的不良導體，在短時間內，燃燒室空間的高溫燃燒并不會對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致的氣體膨脹，由壓強表征出來[6]。

圖4 組合式氣路布局

進/排氣閥門組中，電控閥采用電磁閥驅動氣動閥方式，流量調節(jié)閥采用手動截止閥。這兩種閥門在靶線法燃速儀中已使用多年，相對于高精度的電子壓力控制器，這種方式性能可靠，成本較低，結構簡單，便于維護，尤其適用于測試任務繁重的工廠。目前，價位適中的高壓耐腐蝕氣動閥開啟/關閉速度約100m....

本文編號：4020158