本发明涉及一种专门适用于小推力轨姿控液体火箭发动机燃烧稳定性评估的试验装置，特别涉及一种脉冲枪。
背景技术：
小推力液体火箭发动机是为导弹武器和航天器在空间做多种机动飞行提供动力的推进装置，其主要用于轨道控制、姿态控制、航天器的对接和交会、着陆等。其工作特点是在空间环境多次启动脉冲工作改变推力，其推力较小，最小脉冲宽度为毫秒。小推力轨姿控液体火箭发动机技术广泛用于小型卫星轨道定位、姿态调整、小型飞行器的飞行控制和小型导弹末修和精确定位等。
火箭发动机燃烧室中燃烧的周期性振荡，伴随有燃气压力、温度和速度的振荡，通常以压力的周期性振荡来表征。当出现燃烧不稳定性时，燃气压力振荡具有明显的周期性和较大振幅。燃烧不稳定性可能加剧发动机振动、增加发动机热负荷，从而使发动机部件遭到破坏或烧蚀，瞬间破坏发动机，给运载系统尤其是载人航天运载系统带来灾难性后果。
为了测试实际液体火箭发动机的燃烧不稳定性以及检测其抗击燃烧不稳定性的能力，必须进行实际火箭发动机的燃烧不稳定性试验。常用的试验方法是在发动机实际工作时，从燃烧室特定位置人为地加入外部脉冲扰动，测量燃烧室对这一脉动的响应，从而获得发动机燃烧不稳定性信息。
作为人为激励装置的传统脉冲枪，主要由具有起爆功能的点火器、壳体、火药粉、爆破膜片组成，其中点火器中有起爆药和输出药，壳体中设置专门的药腔用来装填火药粉，火药粉与点火器、爆破膜片之间分别设置空腔，保证点火器中的输出药和壳体中的火药粉充分燃烧。
例如公开号为cn106337759a的中国发明专利文献公开的一种燃烧稳定性鉴定试验用扰动装置也揭示了类似结构的脉冲枪，其包括：连接螺纹、六方螺母、引爆导线、主装药、起爆器、金属内壳体、非金属材料中间层、材料中间层、绝热外壳体；起爆器包括输入端和输出端；起爆器和金属内壳体位于金属材料中间层内，主装药通过灌装填充于金属内壳体内，主装药选用黑索今rdx，装药量根据需要激起的压力幅值确定，选取1g～3g。
上述传统脉冲枪的缺点是：有两道传爆环节，采用点火器中的始发药引燃输出药产生高温燃气从而引燃装填在壳体药腔中的火药粉来实现对发动机脉冲扰动，传爆环节多、耗时长；壳体中设置专门的药腔用来装填火药粉，结构复杂。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明提供一种传爆环节少、结构简单的脉冲枪。
本发明的技术方案是：所提供的脉冲枪，包括起爆装置和壳体组件；起爆装置包括起爆器本体、压环和挡药片；上述起爆器本体的输入端与激励源联接，起爆器本体的输出端为凸台，凸台中心设置台阶孔；上述压环固定安装在上述台阶孔的大孔空腔内；上述挡药片设置在所述台阶孔的大孔出口处并密封安装在压环上；上述台阶孔的小孔的空腔内填充始发药，上述压环的空腔内填充输出药；上述壳体组件包括壳体和爆破膜片；壳体内腔的一端为直径扩大了的联接端，上述联接端与起爆器本体的输出端凸台可拆卸地连接；上述壳体的另一端是与所述联接端连通的中空腔道；爆破膜片密封设置在壳体的另一端。
当起爆装置通入额定触发能量后，起爆器本体内的桥丝迅速发热，从而引燃始发药，始发药产生的高温高压燃气引燃输出药，输出药在壳体中充分燃烧切破爆破膜片输出脉冲压力。引爆过程仅有一道传爆环节，从通电到输出脉冲压力时间间隔短，工作时间为毫秒级，且由于减少了传爆环节，增加了工作可靠性。
为了满足调节激励能量的需要，采用不同规格的压环用于改变输出药的装药容腔。压环内径为φ5～φ7mm、外径为φ8mm、高度为3.6mm。压环还增强了挡药片的可靠压紧，挡药片用于实现起爆装置的密封性能。
为了保证不同药量的输出药充分燃烧，保证不同药量的输出药产生的能量瞬间释放，采用不同规格的壳体用于调整壳体中空腔道的长度。壳体一端的中空腔道长度为40mm～55mm，内径为φ4mm。
输出药为环三次甲基三硝铵，也称黑索金、rdx，具有能量高、密度大的优点。
为了获得不同激励能量，输出药的装药量范围为21mg～105mg。
为了加强了起爆装置的密封性，挡药片通过卷边收口与压环密封；为了能够有效隔绝外部高温高压燃气，爆破膜片通过卷边收口与壳体密封。
上述输出药的装药方式为自然状态松装或者一定压力压装。当输出药药量松装状态体积大于起爆装置输出药药腔体积时，可采用压装的装药方式。
为了使膜片能够承受约为5～6mpa的正向破裂压力，同时能进一步保证爆破膜片在脉冲枪工作时顺利打开；使膜片能够承受燃烧室产生的热燃气从膜片反向施加的压力，进一步保证脉冲枪内起爆装置的安全；爆破膜片材料采用铜膜片、铝膜片或不锈钢膜片并且在爆破膜片表面刻有米字型刻痕。
起爆装置与壳体组件之间可通过提高密封面加工精度保证对接密封，由于本发明工作时间为毫秒级，即使从连接处泄露燃气，泄漏量也非常有限。为了进一步增强脉冲枪的密封性能，避免因燃气泄露导致输出能量降低，起爆装置与壳体组件之间设有密封垫片。本发明可直接安装在发动机燃烧室身部内壁上。
本发明的优点：
1、相对于传统脉冲枪的两道传爆环节，即采用点火器引燃输出药产生高温燃气从而引燃装填在壳体药腔中的火药粉来实现对发动机脉冲扰动，本发明仅有一道传爆环节，即通过始发药引燃输出药，输出药在壳体组件内充分燃烧切破爆破膜片造成脉冲压力扰动。由于脉冲枪传爆环节少，从通电到输出脉冲压力时间间隔短，工作时间为毫秒级，增加了工作可靠性。
2、本发明采用不同规格的压环用于改变输出药的装药容腔，即调整输出药的装药量，能够满足调节激励能量的需要。
3、本发明采用不同规格的壳体用于调整壳体中空腔道的长度，保证了不同药量的输出药充分燃烧和不同药量的输出药产生的能量瞬间释放。
4、卷边密封是先用斜口模具将卷边向内压斜，再用平口模具将已经被压斜的卷边压平，完成卷边收口。挡药片通过卷边收口与压环密封，加强了起爆装置的密封性；爆破膜片通过卷边收口与壳体密封，能够有效隔绝外部高温高压燃气。
5、本发明输出药药量可采用压装的装药方式，能够减小药腔有效体积。
6、爆破膜片材料为铜膜片、铝膜片或不锈钢膜片并且在爆破膜片表面刻有米字型刻痕，从而使膜片能够承受约为5～6mpa的正向破裂压力，同时能进一步保证爆破膜片在脉冲枪工作时顺利打开；使膜片能够承受燃烧室产生的热燃气从膜片反向施加的压力，进一步保证脉冲枪内起爆装置的安全。
7、起爆装置与壳体组件之间设有密封垫片，可以进一步增强脉冲枪的密封性能，避免因燃气泄露导致输出能量降低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中各标号的说明如下：
1—起爆装置；11—起爆器本体；111—凸台；12—压环；13—挡药片；
2—壳体组件；21—壳体；22—爆破膜片；
3—输出药；4—始发药；5—密封垫片。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，脉冲枪由起爆装置1和壳体组件2组成。起爆装置1包括起爆器本体11、压环12和挡药片13；起爆器本体11的输入端与激励源联接，起爆器本体11的输出端为凸台111，凸台111中心设置台阶孔；上述压环12嵌入所述台阶孔的大孔空腔内；压环12的空腔内填充输出药3，输出药3为环三次甲基三硝铵，也称黑索金、rdx，具有能量高、密度大的优点，输出药3的装药方式为自然状态松装或者压力压装；上述挡药片13设置在所述台阶孔的大孔出口处并卷边密封安装在压环12上并在收口处涂密封胶，台阶孔的小孔的空腔内填充始发药4。
上述壳体组件2包括壳体21和爆破膜片22；上述壳体21内腔的一端为直径扩大了的联接端，上述联接端与起爆器本体11的输出端凸台111通过螺纹联接；上述壳体21的另一端是与所述联接端连通的中空腔道；所述爆破膜片22设置在壳体21内腔另一端并与壳体21卷边密封并在卷边收口处涂密封胶，爆破膜片22由铝制成；爆破膜片22的表面刻有米字型刻痕。
起爆器本体11的输出端与所述壳体组件2的联接端之间设有密封垫片5。脉冲枪设置爆破膜片的一端通过螺纹连接安装在发动机燃烧室身部内壁上。
压环12的内径为φ5～φ7mm、外径为φ8mm，高度为3.6mm，壳体21一端的中空腔道长度为40mm～55mm、中空腔道内径为φ4mm。
本实施例的工作过程如下：通电激励源加热起爆装置中的始发药，始发药燃烧产生的高温燃气引燃输出药，输出药在壳体组件内充分燃烧并产生高温高压燃气，高温高压燃气在切破爆破膜片后进入发动机燃烧室，从而造成脉冲压力扰动。
发明人通过大量试验研究表明，本发明获得的脉冲枪可以满足不同工况下小推力轨姿控液体火箭发动机的燃烧室燃烧不稳定性评估。
表1至表4列出了不同尺寸的壳体中空腔道长度和压环内径下脉冲枪获得的脉冲枪出口输出压力。
表1
表2
表3
表4
针对表4对应的脉冲枪，具体地对一种燃烧腔室体积为280ml、额定室压为0.8mpa的1000n姿控发动机进行试验。
当脉冲枪壳体21的中空腔道长度采用55mm；压环12内径采用φ5mm、φ5.5mm、φ6mm、φ6.5mm、φ7mm(其对应的输出药量分别为21mg、42mg、63mg、84mg、105mg)时；
试验结果如下：
试验获得的发动机腔室内脉冲枪输出压力分别为0.14mpa、0.153mpa、0.163mpa、0.282mpa、0.44mpa，额定室压占比分别为17.5％、19.1％、20.4％、35.3％、55％，能够满足实际需要。