CN112444336B - 一种相变发生器推力测试装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种相变发生器推力测试装置及其测试方法，包括从上至下依次竖直连接的喷管、放气口转接头和相变发生器，放气口转接头中心设置有连通喷管和相变发生器的排气通道，排气通道下端口部设置有限速管，限速管与相变发生器之间设置有致裂片，相变发生器嵌装在竖直设置推力测试筒内，相变发生器与推力测试筒之间设置有测力传感器。本发明提供了一种相变发生器推力测试装置及其测试方法，通过更换不同口径限速管，满足不同质量流率情况下的相变发生器的推力测试，填补了相变发生器在飞行器推力应用领域测试手段的空白，结构简单，操作方便，符合经济性、工艺性、实用性以及可操作性要求。
Description
技术领域
本发明属于飞行器推力测试技术领域，具体涉及一种相变发生器推力测试装置及其测试方法。
背景技术
相变发生器(致裂器)在工程爆破领域应用最为广泛，通过起爆器快速激发加热装置，液态二氧化碳瞬间气化膨胀600-1000倍，产生的高压气体作用在煤(岩)体上，从而达到爆破的目的，由于成本低、效率高、安全性高，相变发生器得到广泛的应用。近年来，通过不断发展，为了适应未来飞行器弹射技术的转型升级，相变发生器被引入到飞行器弹射装置中，作为飞行器弹射装置的重要组成部分，是飞行器与弹射装置之间的动力装置，其主要作用是在飞行器弹射过程中，提供持续稳定的动力，现已实现弹射飞行器的功能。目前相变发生器相关测试仍停留在工程爆破领域，如公开号为CN106769551A的中国专利公开了一种二氧化碳致裂器的致裂压力测定装置及方法，主要用于精确测量二氧化碳致裂器的致裂压力，而飞行器推力受温度、压力、喷口口径的影响，其测试方法鲜有报道，仅通过飞行器弹射试验进行验证，制造成本高，周期长，因此迫切需要解决相变发生器推力测试手段问题，能满足相变发生器推力测试功能需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种相变发生器推力测试装置及其测试方法，通过更换不同口径限速管，满足不同质量流率情况下的相变发生器的推力测试，填补了相变发生器在飞行器推力应用领域测试手段的空白，结构简单，操作方便，符合经济性、工艺性、实用性以及可操作性要求。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种相变发生器推力测试装置，包括从上至下依次竖直连接的喷管、放气口转接头和相变发生器，放气口转接头中心设置有连通喷管和相变发生器的排气通道，排气通道下端口部设置有限速管，限速管与相变发生器之间设置有致裂片，相变发生器嵌装在竖直设置推力测试筒内，相变发生器与推力测试筒之间设置有测力传感器，通过更换不同口径限速管，满足不同质量流率情况下的相变发生器的推力测试，填补了相变发生器在飞行器推力应用领域测试手段的空白，同时改变喷管形状，获得不同的喷射效果，只需设计加工限速管与喷管即可进行推力模拟测试，以获得最优的设计方案，节省了研发过程中实物加工的高额成本，结构简单，操作方便，符合经济性、工艺性、实用性以及可操作性要求。
所述放气口转接头上安装有温度传感器和压力传感器，温度传感器的探头和压力传感器的探头分别与放气口转接头的排气通道接触，在推力测试的同时，对温度和压力进行测试，形成对药量、温度、压力与推力之间的复合参数关系，以获得最优的参数设置。
进一步地，为了解决常规传感器探头较长无法安装的问题，所述压力传感器通过第一转接头安装到放气口转接头上，温度传感器通过第二转接头安装到放气口转接头上。
进一步地，所述第一转接头与放气口转接头之间设置有O型圈，第二转接头与放气口转接头之间设置有O型圈，保证测试过程的密封性，进而保证测试的准度和精度。
所述喷管与放气口转接头之间设置有密封圈，所述致裂片与限速管之间设置有垫片，保证测试过程的密封性，进而保证测试的准度和精度。
还包括固定架，固定架包括上板、中板、底板及螺纹杆，上板安装在放气口转接头外部，且上板向下抵靠住放气口转接头下部，中板安装在相变发生器下端，且中板向上抵靠住相变发生器，底板设置在中板下方，底板与中板之间设置有垫块，上板、中板和底板分别与螺纹杆旋合连接，固定架整体嵌装在推力测试筒中，其上板外圈、中板外圈和底板外圈分别与推力测试筒内壁贴合，底板下端中心抵靠在测力传感器上，相变发生器与放气口转接头通过螺纹紧固连接连接后，再经固定架紧固，安全性高；通过固定架上板、中板及底板与推力测试筒壁接触，保证了相变发生器的实际滑动方向与推力方向一致，固定架连同相变发生器以及安装在同相变发生器上的各零部件整体的重心位于测力传感器中心，保证测试的准确度。
所述推力测试筒上端设置有半月板，防止推力试验过程中，固定架弹出推力测试筒，保证操作人员安全，同时降低各零部件损伤，延长使用寿命。
所述推力测试筒底部固定连接有底座，底座设置线缆孔，相变发生器的点火导引线及测力传感器线缆通过线缆孔分别引出至点火装置及架测系统，底座安装在三角架上，保证测试过程中测试装置的稳定性，确保测试结果真实、有效。
本发明还提供一种相变发生器推力测试方法，使用上述的相变发生器推力测试装置进行测试，包括以下步骤：
步骤一：根据需要选择口径合适的限速管，并选择待测形状的喷管；
步骤二：对相变发生器进行装药，在推力测试筒内壁涂抹润滑油，并按照连接关系装配相变发生器推力测试装置，将测试装置放置在水平地面上；
步骤三：将温度传感器、压力传感器及测力传感器连接架测设备，相变发生器点火导引线连接至点火设备上；
步骤四：点火相变发生器，进行相变发生器推力测试。
所述步骤四点火前，在喷管处累加砝码的检测测力传感器读数是否正常，读数正常则进行测试，异常时则对测力传感器进行维修或更换，直至读数正常，保证测试的有效性，节约成本。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，通过更换不同口径限速管，满足不同质量流率情况下的相变发生器的推力测试，填补了相变发生器在飞行器推力应用领域测试手段的空白，同时改变喷管形状，获得不同的喷射效果，只需设计加工限速管与喷管即可进行推力模拟测试，以获得最优的设计方案，节省了研发过程中实物加工的高额成本，结构简单，操作方便，符合经济性、工艺性、实用性以及可操作性要求。通过设置温度传感器和压力传感器，在推力测试的同时，对温度和压力进行测试，形成对药量、温度、压力与推力之间的复合参数关系，以获得最优的参数设置。通过设置固定架，安全性高；保证了相变发生器的实际滑动方向与推力方向一致，固定架连同相变发生器以及安装在同相变发生器上的各零部件整体的重心位于测力传感器中心，保证测试的准确度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的内部结构示意图；
图3是图2上半部分的结构放大图。
图中：1-喷管，2-密封圈，3-压力传感器转接头，4-压力传感器，5-半月板，6-上板，7-致裂片，8-相变发生器，9-中板，10-底座，11-三角架，12-放气口转接头，13-O型圈，14-温度传感器，15-温度传感器转接头，16-限速管，17-垫片，18-推力测试筒，19-螺纹杆，20-底板，21-测力传感器。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图3所示，一种相变发生器推力测试装置，包括从上至下依次竖直连接的喷管1、放气口转接头12和相变发生器8，放气口转接头12中心设置有连通喷管1和相变发生器8的排气通道，排气通道下端口部设置有限速管16，限速管16与相变发生器8之间设置有致裂片7，相变发生器8嵌装在竖直设置的推力测试筒18内，相变发生器8与推力测试筒18之间设置有测力传感器21，通过更换不同口径限速管16，满足不同质量流率情况下的相变发生器8的推力测试，填补了相变发生器8在飞行器推力应用领域测试手段的空白，同时喷管1采用紧固件连接方式，能够随意更换，改变喷管1形状，获得不同的喷射效果，只需设计加工限速管16与喷管1即可进行推力模拟测试，以获得最优的设计方案，节省了研发过程中实物加工的高额成本，结构简单，操作方便，符合经济性、工艺性、实用性以及可操作性要求。
所述放气口转接头12上安装有温度传感器14和压力传感器4，温度传感器14的探头和压力传感器4的探头分别与放气口转接头12的排气通道接触，在推力测试的同时，对温度和压力进行测试，形成对药量、温度、压力与推力之间的复合参数关系，以获得最优的参数设置。
所述压力传感器4通过第一转接头3安装到放气口转接头12上，温度传感器14通过第二转接头15安装到放气口转接头12上，解决了常规传感器探头较长无法安装的问题。
所述第一转接头3与放气口转接头12之间设置有O型圈13，第二转接头15与放气口转接头12之间设置有O型圈13，保证测试过程的密封性，进而保证测试的准度和精度。
所述喷管1与放气口转接头12之间设置有密封圈2，所述致裂片7与限速管16之间设置有垫片17，保证测试过程的密封性，进而保证测试的准度和精度。
还包括固定架，固定架包括上板6、中板9、底板20及螺纹杆19，上板6安装在放气口转接头12外部，且上板6向下抵靠住放气口转接头12下部，中板9安装在相变发生器8下端，且中板9向上抵靠住相变发生器8，底板20设置在中板9下方，底板20与中板9之间设置有垫块，上板6、中板9和底板20分别与螺纹杆19旋合连接，固定架整体嵌装在推力测试筒18中，其上板6外圈、中板9外圈和底板20外圈分别与推力测试筒18内壁贴合，底板20下端中心抵靠在测力传感器21上，相变发生器8与放气口转接头12通过螺纹紧固连接连接后，再经固定架紧固，安全性高；通过固定架上板6、中板9及底板20与推力测试筒18内壁接触，保证了相变发生器8的实际滑动方向与推力方向一致，固定架连同相变发生器8以及安装在同相变发生器8上的各零部件整体的重心位于测力传感器21中心，保证测试的准确度。
所述推力测试筒18上端设置有半月板5，防止推力试验过程中，固定架弹出推力测试筒，保证操作人员安全，同时降低各零部件损伤，延长使用寿命。
所述推力测试筒18底部固定连接有底座10，底座10设置线缆孔，相变发生器8的点火导引线及测力传感器21线缆通过线缆孔分别引出至点火装置及架测系统，底座10安装在三角架11上，保证测试过程中测试装置的稳定性，确保测试结果真实、有效。
本发明还提供一种相变发生器推力测试方法，使用上述的相变发生器推力测试装置进行测试，包括以下步骤：
步骤一：根据需要选择口径合适的限速管16，并选择待测形状的喷管1；
步骤二：对相变发生器8进行装药，在推力测试筒18内壁涂抹润滑油，并按照连接关系装配相变发生器推力测试装置，将测试装置放置在水平地面上；本实施例中，为了便于装配操作，在相变发生器装药前，依次按照连接关系将垫片17、致裂片7、限速管16装配到相变发生器8上，再将喷管1、温度传感器转接头15、压力传感器转接头3与放气口转接头12连在一起，放置于平整地面上，然后完成相变发生器8装药，并安照图所示将固定架上板6、中板9、底板20、螺纹杆19与相变发生器8装配为一体，将推力测试筒18内壁涂抹润滑油后与三角架11连接好放置水平地面，再将测力传感器21放置底座10中心位置，相变发生器8与固定架一体缓慢放入推力测试筒18中，半月板5固定在推力测试筒18上，安装温度传感器14和压力传感器4；
步骤三：将温度传感器14、压力传感器4及测力传感器21连接架测设备，相变发生器8点火导引线连接至点火设备上；
步骤四：点火相变发生器8，进行相变发生器推力测试。
所述步骤四点火前，在喷管1处累加砝码的检测测力传感器21读数是否正常，读数正常则进行测试，异常时则对测力传感器21进行维修或更换，直至读数正常，保证测试的有效性，节约成本。
本发明提供的一种相变发生器推力测试装置及其测试方法，通过更换不同口径限速管，满足不同质量流率情况下的相变发生器的推力测试，填补了相变发生器在飞行器推力应用领域测试手段的空白，同时改变喷管形状，获得不同的喷射效果，只需设计加工限速管与喷管即可进行推力模拟测试，以获得最优的设计方案，节省了研发过程中实物加工的高额成本，结构简单，操作方便，符合经济性、工艺性、实用性以及可操作性要求。通过设置温度传感器和压力传感器，在推力测试的同时，对温度和压力进行测试，形成对药量、温度、压力与推力之间的复合参数关系，以获得最优的参数设置。通过设置固定架，安全性高；保证了相变发生器的实际滑动方向与推力方向一致，固定架连同相变发生器以及安装在同相变发生器上的各零部件整体的重心位于测力传感器中心，保证测试的准确度。
Claims (10)
1.一种相变发生器推力测试装置，其特征在于：包括从上至下依次竖直连接的喷管(1)、放气口转接头(12)和相变发生器(8)，放气口转接头(12)中心设置有连通喷管(1)和相变发生器(8)的排气通道，排气通道下端口部设置有限速管(16)，限速管(16)与相变发生器(8)之间设置有致裂片(7)，相变发生器(8)嵌装在竖直设置的推力测试筒(18)内，推力测试筒(18)底部设置有测力传感器(21)，相变发生器(8)设置在测力传感器(21)上。
2.如权利要求1所述的一种相变发生器推力测试装置，其特征在于：所述放气口转接头(12)上安装有温度传感器(14)和压力传感器(4)，温度传感器(14)的探头和压力传感器(4)的探头分别与放气口转接头(12)的排气通道接触。
3.如权利要求2所述的一种相变发生器推力测试装置，其特征在于：所述压力传感器(4)通过第一转接头(3)安装到放气口转接头(12)上，温度传感器(14)通过第二转接头(15)安装到放气口转接头(12)上。
4.如权利要求3所述的一种相变发生器推力测试装置，其特征在于：所述第一转接头(3)与放气口转接头(12)之间设置有O型圈(13)，第二转接头(15)与放气口转接头(12)之间设置有O型圈(13)。
5.如权利要求1所述的一种相变发生器推力测试装置，其特征在于：所述喷管(1)与放气口转接头(12)之间设置有密封圈(2)，所述致裂片(7)与限速管(16)之间设置有垫片(17)。
6.如权利要求1所述的一种相变发生器推力测试装置，其特征在于：还包括固定架，固定架包括上板(6)、中板(9)、底板(20)及螺纹杆(19)，上板(6)安装在放气口转接头(12)外部，且上板(6)向下抵靠住放气口转接头(12)下部，中板(9)安装在相变发生器(8)下端，且中板(9)向上抵靠住相变发生器(8)，底板(20)设置在中板(9)下方，底板(20)与中板(9)之间设置有垫块，上板(6)、中板(9)和底板(20)分别与螺纹杆(19)旋合连接，固定架整体嵌装在推力测试筒(18)中，其上板(6)外圈、中板(9)外圈和底板(20)外圈分别与推力测试筒(18)内壁贴合，底板(20)下端中心抵靠在测力传感器(21)上。
7.如权利要求1所述的一种相变发生器推力测试装置，其特征在于：所述推力测试筒(18)上端设置有半月板(5)。
8.如权利要求1所述的一种相变发生器推力测试装置，其特征在于：所述推力测试筒(18)底部固定连接有底座(10)，底座(10)设置线缆孔，相变发生器(8)的点火导引线及测力传感器(21)线缆通过线缆孔分别引出至点火装置及架测系统，底座(10)安装在三角架(11)上。
9.一种相变发生器推力测试方法，其特征在于，使用权利要求1至8任一所述的相变发生器推力测试装置进行测试，包括以下步骤：
步骤一：根据需要选择口径合适的限速管(16)，并选择待测的喷管(1)；
步骤二：对相变发生器(8)进行装药，在推力测试筒(18)内壁涂抹润滑油，并按照连接关系装配相变发生器推力测试装置，将测试装置放置在水平地面上；
步骤三：将温度传感器(14)、压力传感器(4)及测力传感器(21)连接架测系统；
步骤四：点火相变发生器(8)，进行相变发生器推力测试。
10.如权利要求9所述的一种相变发生器推力测试方法，其特征在于：所述步骤四点火前，在喷管(1)处累加砝码，检测测力传感器(21)读数是否正常，读数正常则进行测试，异常时则对测力传感器(21)进行维修或更换，直至读数正常。
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