CN109441667A - 一种可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置，包括：可重复使用阀门、燃气发生器模拟腔壳体、压力测试单元、点火发火单元、带药自由容积模拟器、射流式点火器、喷管模拟器；可重复使用阀门，用于模拟姿控工作时的阀门控制，用于控制燃气模拟发生器的关闭和打开；燃气发生器模拟腔壳体，用于可重复承受高温高压热燃气冲击；压力测试单元，用于测试模拟器中的压力数据；点火发火单元，用于引燃射流点火器点火药；喷管模拟器，用于模拟真实工作条件下的喷管条件；射流式点火器，用于迅速地点燃主装药药面，保证点火器能力释放的一致性；带药自由容积模拟器，用于模拟真实自由容积条件下的姿控燃气发生器点火条件。

Description

一种可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机领域，具体涉及了一种可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置及方法。

背景技术

随着固体姿轨控发动机技术的发展，小型姿控开关阀向着长时间高频工作发展。为了保证阀门能长时间工作，燃气就需要足够的洁净，且燃温不能过高，另一方面随着姿控系统要求结构轻质化、器件集成化、小型化。随着这种精细化的设计，对燃气发生器的设计就提出了较高的要求，为了保证系统综合性能的提升，燃气发生器的装填比就需要更高，这就使得点火自由容积相对较小。

另外由于姿控工作基本是多路同开，为了保证点火的可靠性和一致性和弹道的可设计性，对于姿控阀门不再适合采用常用的喷管堵盖方式，需要采用一种全新的方式电磁阀闭合控制点火，而且要求点火过程工作稳定、点火延迟时间散布小，这就使得燃气发生器的可靠有效点火面临更大的挑战。而且为了保证燃气发生器在高温、常温、低温都能有效点火工作，就会对点火压力峰、点火一致性及点火延迟等一系列的要求更加严苛。

发明内容

本发明的目的是解决小自由容积姿控点火问题，本发明提供一种可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置，用于深入研究小自由容积姿控燃气发生器所面临的点火问题，弥补现有装置的相关缺陷和不足，解决小自由容积姿控点火问题。

另外以产品进行真实条件的点火试验模拟，将产生较大的成本且风险较大，通过此发明其可重复利用性可以降低研究成本，积累相关技术数据，提高产品的安全性，加快研制进程。

为了解决相关问题，实现上述技术目标，本发明提供的解决方案是一种可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置，包括：

可重复使用阀门：用于模拟姿控工作时的阀门控制，用于控制燃气模拟发生器的关闭和打开；

燃气发生器模拟腔壳体：可重复承受高温高压热燃气冲击；

压力测试单元：测试模拟器中的压力数据；

点火发火单元：是姿控燃气发生器的发火能量源头，用于引燃点火药；

喷管模拟器：用于模拟真实工作条件下的喷管条件；

射流式点火器：形成高温高速射流，迅速又规律的点燃主装药药面；

带药自由容积模拟器：模拟真实自由容积条件下的姿控燃气发生器点火条件。

可重复利用阀门与喷管模拟器相连接，带药自由容积模拟器与燃气发生器模拟腔壳体相连，且接有压力传感器，用于模拟真实自由容积条件下的姿控燃气发生器点火条件。

进一步，所述点火发火单元与射流点火器结合形成一种特殊的点火器。

进一步，所述可重复使用阀门与喷管模拟器结合形成一种可以随意调节的特殊喷管堵盖方式。

进一步，所述可重复利用阀门上自带排气通道。

本发明的另一技术方案在于，提出基于上述可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置的模拟方法，包括以下步骤：

1)模拟自由容积根据真实发动机自由容积调节到位，喷管模拟器按照真实工作喷管喉径等效面积调节到位；

2)可重复阀门初始闭合，设定打开时间和打开频率；

3)点火发火单元点燃，引燃射流式点火器发火，点燃主装药；

4)压力测试单元测试记录点火过程中的容腔压强。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

在试验过程中可以根据实际需求调整自由容积的大小，并且可以根据实际状态阀门工作需求，调整可重复阀门的工作频率，使阀门在试验过程中可以最真实的模拟姿控燃气发生器工作瞬间点火过程，解决不能在一般的试验模拟器中真实模拟姿控燃气发生器点火过程的难题，且阀门具备了进行多次不同环境温度热试车的能力，能为多次试验提供硬件基础，这就为试验数据的积累奠定基础，通过试验数据的研究可以加深对小自由容积姿控燃气发生器点火过程的认识，加强对姿控燃气发生器点火稳定性规律的揭示评估及控制，解决对在热试状态时，小自由容积姿控燃气发生器点火峰不可控，点火延迟时间散布大等问题，提升小自由容积姿控发动机稳定工作能力和工作性能，另外还可以通过此发明模拟燃气发生器在高温、常温、低温不同温度下的点火考核，通过多次的试验数据积累，获得真实产品的点火性能，这也降低了产品试验的风险和成本，加快研制进程。

附图说明

图1为本发明的可重复利用的小自由容积姿控燃点火模拟装置结构示意图；

图2是本发明实施例整个系统的外形及系统的排气通道示意图。

具体实施方式

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

对于小自由容积的姿控燃气发生器，控制其点火方式及喷管出口得的堵盖强度，是控制燃气发生器可靠点火的重要影响因素，在此例中堵盖由电磁阀闭合控制实现功能，点火方式则采用了射流式，通过控制射流燃气和电磁阀的闭合时间，可以根据实际工作需要对点火过程进行有效的控制，实现点火过程的一致性和可靠性。

本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。

如图1所示，本发明的可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置包括：可重复使用阀门1、自由容积模拟器2、燃气发生器模拟腔壳体3、压力测试单元4、射流点火器5、点火发火单元6、喷管模拟器7。可重复工作燃气阀门1作动控制燃气通道的开闭，自由容积模拟器2主要用来模拟燃气发生器自由容积，点火发火单元6主要点燃射流点火器中的装药，射流点火器5主要用来点燃自由容积模拟器2中的装药，压力测试单元4主要用来测试容腔中的压强变化，燃气发生器模拟腔壳体3用来重复承受高温高压热燃气，喷管模拟器7用于模拟真实工作条件下的喷管条件。

图中当所有结构装配到位，可由可重复使用阀门1的闭合控制整个燃气模拟腔壳体3的密闭，点火发火单元工作6，实现射流点火器5的工作，最后点燃组装药，模拟真实小自由容积姿控发动机的点火过程，通过压力测试单元4对容腔的压强测试可以获得其点火过程中的重要参数，从而实现小自由容积姿控燃气发生器点火过程的研究。

本发明虽然已较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置，其特征在于，包括：可重复使用阀门、燃气发生器模拟腔壳体、压力测试单元、点火发火单元、带药自由容积模拟器、射流式点火器、喷管模拟器；

可重复使用阀门，用于模拟姿控工作时的阀门控制，用于控制燃气模拟发生器的关闭和打开；

燃气发生器模拟腔壳体，用于可重复承受高温高压热燃气冲击；

压力测试单元，用于测试模拟器中的压力数据；

点火发火单元，用于引燃射流点火器点火药；

喷管模拟器，用于模拟真实工作条件下的喷管条件；

射流式点火器，用于迅速地点燃主装药药面；

可重复利用阀门与喷管模拟器相连接，带药自由容积模拟器与燃气发生器模拟腔壳体相连，且接有压力传感器，用于模拟真实自由容积条件下的姿控燃气发生器点火条件。

2.根据权利要求1所述的可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置，其特征在于，所述点火发火单元与射流点火器结合形成一种点火器。

3.根据权利要求1所述的可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置，其特征在于，所述可重复使用阀门与喷管模拟器结合形成一种可以随意调节的喷管堵盖方式。

4.根据权利要求1所述的可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置，其特征在于，所述可重复利用阀门上自带排气通道。

5.基于权利要求1至4中任一一种可重复利用的小自由容积姿控点火模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)模拟自由容积根据真实发动机自由容积调节到位，喷管模拟器按照真实工作喷管喉径等效面积调节到位；

2)可重复阀门初始闭合，设定打开时间和打开频率；

3)点火发火单元点燃，引燃射流式点火器发火，点燃主装药；

4)压力测试单元测试记录点火过程中的容腔压强。