【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，属于火箭发动机试验。
技术介绍
1、固体火箭发动机工作过程中，燃烧室内部受到微弱的扰动会产生具有一定振型和频率的声波，当压力振荡频率同燃烧室声场的固有频率接近时，可能出现声不稳定燃烧现象，使燃烧室内的燃气产生较大振幅的压力振荡，甚至导致发动机解体和试验任务失败。不稳定燃烧是长久以来固体动力发展面临的基础性工程难题，涉及工作过程极端复杂的多学科耦合环境。
2、固体发动机燃烧室声场特性分析是研究不稳定燃烧问题的重要途径。对于燃烧室声腔形状规则且简单的声学特性分析可用经典声学处理，但仅仅适用于整个燃烧室不存在截面突变的情况，对于燃烧室声腔边界形状复杂且随着燃面推移而变化的情况，解析法已远远不能满足发动机工程技术人员的需求。有限元仿真分析法能够很好地适应装药内腔形状复杂多变的几何体网格划分和计算，然而计算高温试车状态下的燃烧室声腔缺乏试验验证，导致计算精度不高。固体发动机试车为高温高压工况，燃气中存在大量凝相粒子，声速值计算存在误差会导致有限元仿真计算误差较大，需要借助发动机点火过程中声腔特性测试为仿真分析提供精度验证。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，通过混合气体燃烧爆燃作用在固体发动机工作过程，解决固体发动机高温高压试车工况下的声腔特性测试难题。
2、本专利技术的技术解决方案是：一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，包括：>
3、可移动试车架；
4、试车约束机构，固定在可移动试车架上方，用于为脉冲激励机构及声腔特性测试机构提供支撑；
5、脉冲激励机构，固定在试车约束机构上方，用于在发动机点火过程中提供脉冲激励；
6、声腔特性测试机构，固定在试车约束机构上方，用于测试声腔压力，以及将声腔压力用于发动机内部声腔特性。
7、进一步地，所述可移动试车架包括：
8、试车架基座；
9、t型导槽，包括若干个，间隔一定距离设置在所述试车架基座上；
10、吊装环，包括至少两个，前后对称固定在t型导槽两侧。
11、进一步地，所述试车约束机构包括：
12、推力承载架，通过t型导槽固定在试车架基座上；
13、承力板，设置在推力承载架右侧并可竖直滑动定位；
14、第一约束卡箍，定位在推力承载架右侧且通过t型导槽固定在试车架基座上；第二约束卡箍，通过螺栓固定在第一约束卡箍上方且与其紧固配合；第三约束卡箍，定位在第一约束卡箍右侧且通过t型导槽固定在试车架基座上；第四约束卡箍，通过螺栓固定在第三约束卡箍上方且与其紧固配合；四个约束卡箍共同限制声腔特性测试机构的位置。
15、进一步地，所述脉冲激励机构包括：
16、压缩空气供气单元，设置在试车架基座侧面；
17、甲烷供气单元，设置在试车架基座侧面；
18、脉冲器，同时与压缩空气供气单元和甲烷供气单元连接且固定在承力板侧面。
19、进一步地，所述脉冲器包括：
20、法兰对接盘，布置在承力板右侧且与声腔试验发动机对接固定；
21、膜片定位槽，设置在法兰对接盘侧面且内嵌在其内部；
22、密封槽，设置在法兰对接盘上且定位于膜片定位槽外端；
23、密封垫，设置在膜片定位槽外端且粘接在密封槽内部；
24、背压膜片，设置在膜片定位槽内部；
25、涨破膜，定位在背压膜片中间且与其固定；
26、气体混合室，定位在承力板侧面且与法兰对接盘固定连接；
27、压缩空气比例控制阀，设置在气体混合室前端且与气体混合室连通；
28、甲烷比例控制阀，设置在气体混合室后端且与气体混合室连通；
29、总压显示单元，定位在甲烷比例控制阀与法兰对接盘间且与气体混合室连通；
30、脉冲点火单元，定位在压缩空气比例控制阀与法兰对接盘间且与气体混合室连通。
31、进一步地，所述涨破膜呈弧面鼓包结构，鼓包方向朝向声腔特性测试机构布置方向。
32、进一步地，所述压缩空气供气单元气体充入和甲烷供气单元气体充入按照一定比例设置，所述气体混合室内的压缩空气压力设置为声腔试验发动机燃烧工作的平稳段压力。
33、进一步地，所述声腔特性测试机构包括：
34、声腔试验发动机，固定安装在第一约束卡箍和第二约束卡箍间且与脉冲器对接固定；
35、振型测试腔体室，固定安装在第三约束卡箍和第四约束卡箍间且与声腔试验发动机对接固定；
36、延伸对接盘，设置在振型测试腔体室两端且与其固定连接；
37、压力测试接口，设置在振型测试腔体室上方。
38、进一步地，所述振型测试腔体室为空腔结构，设置为若干个，内腔均粘接硬质绝热层，振型测试腔体室间通过延伸对接盘呈左右贯通拼接布置，贯通拼接布置结构等同于拼接后等长的整体式结构。
39、进一步地，所述压力测试接口间隔一定距离的设置为若干个，其布局位置根据燃烧室声腔振型拟合需求确定。
40、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
41、本专利技术通过混合气体爆燃作用在固体发动机工作过程，创新了固体发动机声腔特性测试手段，解决了固体发动机高温高压试车工况下的声腔特性测试难题。本专利技术通过设置压缩空气和甲烷气体混合燃烧的脉冲激励机构，确保产生足够的脉冲激励能量，能够激发起声腔发动机工作过程中的声腔模态特性。本专利技术通过设置若干个左右贯通拼接布置的空腔型振型测试腔体室，能够根据具体测试需求布置若干个压力测试接口，方便测试并拟合出固体发动机声腔振型。此外，本专利技术通过设置背压膜片和鼓包式涨破膜，保证了脉冲激励的可靠性，脉冲时刻可根据工况需求任意调整。
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1.一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述可移动试车架(1)包括：
3.根据权利要求2所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述试车约束机构(2)包括：
4.根据权利要求3所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述脉冲激励机构(3)包括：
5.根据权利要求4所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述脉冲器(3-3)包括：
6.根据权利要求5所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述涨破膜(3-36)呈弧面鼓包结构，鼓包方向朝向声腔特性测试机构(4)布置方向。
7.根据权利要求5所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述压缩空气供气单元(3-1)气体充入和甲烷供气单元气体充入按照一定比例设置，所述气体混合室(3-37)内的压缩空气压力设置为声腔试验发动机燃烧工作的平稳段压力。
8.根据权利要求4所述的
9.根据权利要求8所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述振型测试腔体室(4-2)为空腔结构，设置为若干个，内腔均粘接硬质绝热层，振型测试腔体室(4-2)间通过延伸对接盘呈左右贯通拼接布置，贯通拼接布置结构等同于拼接后等长的整体式结构。
10.根据权利要求8所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述压力测试接口(4-4)间隔一定距离的设置为若干个，其布局位置根据燃烧室声腔振型拟合需求确定。
...【技术特征摘要】
1.一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述可移动试车架(1)包括：
3.根据权利要求2所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述试车约束机构(2)包括：
4.根据权利要求3所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述脉冲激励机构(3)包括：
5.根据权利要求4所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述脉冲器(3-3)包括：
6.根据权利要求5所述的一种固体火箭发动机内部声腔特性测试装置，其特征在于，所述涨破膜(3-36)呈弧面鼓包结构，鼓包方向朝向声腔特性测试机构(4)布置方向。
7.根据权利要求5所述的一种固体火箭发动机内部声腔特...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓晨，强科杰，钱鸣，乐浩，李莎莎，赵志茹，方幸，张淼，沈俊杰，
申请(专利权)人：上海航天化工应用研究所，
类型：发明
国别省市：
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