【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体火箭发动机，具体涉及一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法及装置。
技术介绍
1、一直以来，导弹武器或火箭总体为获得更好的弹道性能和使用性能，往往希望发动机的推力大小实时可调可控，以实现高效的能量管理。然而，传统固体火箭发动机的固体药柱在燃烧室中一旦点燃，其燃烧过程无法实时调控，导致发动机推力输出难以实时调节，能量管理水平差。现有的技术方案中，能够实时改变推力的固体火箭发动机以喉栓式变推力固体火箭发动机为典型代表，其原理是通过控制喉栓的移动改变喷管喉部通道截面积，进而改变发动机推力的大小。但该技术方案由于喉栓直接暴露于喷管高压、高温、高速多相冲刷的恶劣环境下，喉栓存在非常严重的烧蚀问题，型面难以保持导致推力难以精准调控，并且对发动机的尺寸及工作时间等有严苛的要求。另外基于电控推进剂的变推力固体火箭发动机方案仍处于探索阶段，且存在推进剂的能量水平低、电极布置困难以及需要额外的能源供应等缺点。因此，现有技术方案均存在一定的问题和应用局限。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法及装置，以解决固体火箭发动机中药柱燃烧过程无法实时调控，发动机能量管理水平差的技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，包括以下步骤：
4、1）确定电磁敏感固体推进剂尺寸，电磁线圈单元尺寸，电磁发生器频率、电压参数；通过推进剂
5、2）将电磁敏感固体推进剂放置在载物台上，电磁线圈置于推进剂外围，保证电磁线圈与推进剂同轴等高；
6、3）利用导线将每个电磁线圈单元与电流传感器、电磁发生器和电磁发生器供电电源连接形成回路，电磁线圈单元并联在电路中；
7、4）关闭电磁发生器供电电源，利用激光点火器点燃电磁敏感推进剂，打开高速相机记录推进剂燃面退移情况，利用matlab程序计算推进剂燃速，获得无电磁场激励下的推进剂燃速r0；
8、5）打开电磁发生器供电电源，设置电压为u1，记录电磁敏感推进剂在各电磁线圈单元退移过程中的电流i变化情况，当燃面经过电磁敏感材料时，材料因高温发生熔断，电磁线圈单元中的电流大幅降低，记录熔断后回路中的电流值imin为电流阈值，当第i个电磁线圈单元的电流ii＜imin时，认为此处电磁敏感材料熔断，即燃面经过该处；
9、6）依据步骤5）中的电流阈值设计上位机控制程序，根据燃速需求，调控电磁线圈单元通断情况，进而实现电磁敏感推进剂燃速的主动调控。
10、本专利技术进一步的改进在于，电磁敏感固体推进剂尺寸确定，包括：电磁敏感推进剂形状，高度、长度、宽度或直径；电磁线圈单元尺寸确定，包括：电磁线圈线径、圆周直径和线圈间距。
11、本专利技术进一步的改进在于，电磁敏感推进剂形状为长方体或圆柱体。
12、本专利技术进一步的改进在于，电磁发生器电压确定方法为：对某一电磁线圈单元通电，从0 v逐渐增加电压值，记录能使电磁敏感推进剂发生自燃的最小电压u0，确保后续施加的电压值不大于0.7 u0。
13、本专利技术进一步的改进在于，利用matlab程序计算推进剂燃速的方法为：将高速相机获得的彩色图像利用matlab软件中的rgb2gray函数转化为黑白图像，即灰度图；确定灰度值阈值h用于寻找推进剂燃面位置，计算单个像素对应的实际长度，确定每张图像中燃面的高度，计算从燃烧开始到结束燃面退移的高度l和时间t，通过公式r=l/t获得推进剂的燃速。
14、本专利技术进一步的改进在于，电磁敏感材料包括铜、铁和银，以及铁镍合金的丝或棒。
15、本专利技术进一步的改进在于，上位机控制程序，包括：确定电磁线圈单元电流阈值imin，判断i单元的电流ii与imin的大小关系，若电流ii大于imin，表明电磁敏感材料未熔断，燃面未经过该电磁线圈单元，此时不需打开供电电源进行燃速调节；若电流ii小于imin，表明电磁敏感材料熔断，燃面经过该电磁线圈单元，打开电磁发生器供电电源，调节电磁线圈单元参数，进行燃速调节。
16、一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控装置，包括：
17、参数确定单元，用于确定电磁敏感固体推进剂尺寸，电磁线圈单元尺寸，电磁发生器频率、电压参数；通过推进剂高度与电磁线圈单元高度的比值，确定电磁线圈单元数；
18、安装单元，用于将电磁敏感固体推进剂放置在载物台上，电磁线圈置于推进剂外围，保证电磁线圈与推进剂同轴等高；
19、接线单元，用于利用导线将每个电磁线圈单元与电流传感器、电磁发生器和电磁发生器供电电源连接形成回路，电磁线圈单元并联在电路中；
20、计算单元，用于关闭电磁发生器供电电源，利用激光点火器点燃电磁敏感推进剂，打开高速相机记录推进剂燃面退移情况，利用matlab程序计算推进剂燃速，获得无电磁场激励下的推进剂燃速r0；
21、判断单元，用于打开电磁发生器供电电源，设置电压为u1，记录电磁敏感推进剂在各电磁线圈单元退移过程中的电流i变化情况，当燃面经过电磁敏感材料时，材料因高温发生熔断，电磁线圈单元中的电流大幅降低，记录熔断后回路中的电流值imin为电流阈值，当第i个电磁线圈单元的电流ii＜imin时，认为此处电磁敏感材料熔断，即燃面经过该处；
22、主动调控单元，用于依据判断单元中的电流阈值设计上位机控制程序，根据燃速需求，调控电磁线圈单元通断情况，进而实现电磁敏感推进剂燃速的主动调控。
23、本专利技术进一步的改进在于，参数确定单元中，电磁敏感固体推进剂尺寸确定，包括：电磁敏感推进剂形状，高度、长度、宽度或直径；电磁线圈单元尺寸确定，包括：电磁线圈线径、圆周直径和线圈间距。
24、本专利技术进一步的改进在于，参数确定单元中，电磁发生器电压确定方法为：对某一电磁线圈单元通电，从0 v逐渐增加电压值，记录能使电磁敏感推进剂发生自燃的最小电压u0，确保后续施加的电压值不大于0.7 u0。
25、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
26、本专利技术提供了一种固体推进剂药柱燃速主动调控的技术方法及装置，通过将多级电磁加热线圈并联排布在固体推进剂药柱周围，当需要对固体推进剂药柱进行燃速调控时，利用程序控制系统对高频电源机箱逐级开启进行电磁加热，根据高频电源机箱实时反馈的工作电流，若某一单元高频电源反馈的工作电流较大即代表该电磁加热线圈内部固体推进剂还未燃烧殆尽，以此确定燃面位置，进而开启近燃面处电磁加热线圈电源进行燃速调控，以此类推完成后续单元 线圈调控，实现电磁加热作用随固体推进剂燃面变化动态加载，该方案改变了传统固体推进剂一旦点燃只能按照预设规律进行能量释放的缺点，同时采用多个单元电磁线圈并联排布且顺序控制即 保证了安全也实现了电磁激励的精准随控加载。
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1.一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，电磁敏感固体推进剂尺寸确定，包括：电磁敏感推进剂形状，高度、长度、宽度或直径；电磁线圈单元尺寸确定，包括：电磁线圈线径、圆周直径和线圈间距。
3.根据权利要求2所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，电磁敏感推进剂形状为长方体或圆柱体。
4.根据权利要求1所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，电磁发生器电压确定方法为：对某一电磁线圈单元通电，从0 V逐渐增加电压值，记录能使电磁敏感推进剂发生自燃的最小电压U0，确保后续施加的电压值不大于0.7 U0。
5.根据权利要求1所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，利用Matlab程序计算推进剂燃速的方法为：将高速相机获得的彩色图像利用Matlab软件中的rgb2gray函数转化为黑白图像，即灰度图；确定灰度值阈值H用于寻找推进剂燃面位置，计算单个像素对应的实际长度，确定每张图像中燃面的高
6.根据权利要求1所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，电磁敏感材料包括铜、铁和银，以及铁镍合金的丝或棒。
7.根据权利要求1所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，上位机控制程序，包括：确定电磁线圈单元电流阈值Imin，判断i单元的电流Ii与Imin的大小关系，若电流Ii大于Imin，表明电磁敏感材料未熔断，燃面未经过该电磁线圈单元，此时不需打开供电电源进行燃速调节；若电流Ii小于Imin，表明电磁敏感材料熔断，燃面经过该电磁线圈单元，打开电磁发生器供电电源，调节电磁线圈单元参数，进行燃速调节。
8.一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控装置，其特征在于，参数确定单元中，电磁敏感固体推进剂尺寸确定，包括：电磁敏感推进剂形状，高度、长度、宽度或直径；电磁线圈单元尺寸确定，包括：电磁线圈线径、圆周直径和线圈间距。
10.根据权利要求8所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控装置，其特征在于，参数确定单元中，电磁发生器电压确定方法为：对某一电磁线圈单元通电，从0 V逐渐增加电压值，记录能使电磁敏感推进剂发生自燃的最小电压U0，确保后续施加的电压值不大于0.7 U0。
...【技术特征摘要】
1.一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，电磁敏感固体推进剂尺寸确定，包括：电磁敏感推进剂形状，高度、长度、宽度或直径；电磁线圈单元尺寸确定，包括：电磁线圈线径、圆周直径和线圈间距。
3.根据权利要求2所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，电磁敏感推进剂形状为长方体或圆柱体。
4.根据权利要求1所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，电磁发生器电压确定方法为：对某一电磁线圈单元通电，从0 v逐渐增加电压值，记录能使电磁敏感推进剂发生自燃的最小电压u0，确保后续施加的电压值不大于0.7 u0。
5.根据权利要求1所述的一种电磁敏感固体推进剂燃速主动调控方法，其特征在于，利用matlab程序计算推进剂燃速的方法为：将高速相机获得的彩色图像利用matlab软件中的rgb2gray函数转化为黑白图像，即灰度图；确定灰度值阈值h用于寻找推进剂燃面位置，计算单个像素对应的实际长度，确定每张图像中燃面的高度，计算从燃烧开始到结束燃面退移的高度l和时间t，通过公式r=l/t获得推进剂的燃速。
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨猛，王宏元，孙五川，张旭，张英佳，徐朝启，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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