一种固体火箭发动机燃烧转爆轰模拟试验装置及方法与流程

本发明总体地涉及属于固体火箭发动机安全研究和测试技术领域，涉及一种固体火箭发动机燃烧转爆轰模拟试验装置及方法。

背景技术：

固体火箭发动机是导弹武器的动力源，其安全性决定了导弹武器的安全性。固体火箭发动机在正常工作状态下通过固体推进剂燃烧产生大量高温燃气等做功，进而推动导弹武器实现打击敌方的目的。随着固体推进剂能量的提高，固体火箭发动机的危险性显著增大。如果固体火箭发动机在正常工作条件下发生爆轰，势必对己方武器系统产生严重的破坏，造成大量的人力、财力的损失。因此，非常有必要开展固体火箭发动机燃烧转爆轰性能的研究。

国内关于固体火箭发动机燃烧转爆轰的试验研究尚未见公开报道。

在火炸药等的燃烧转爆轰研究方面，国内外研究人员开展了大量的研究。燃烧转爆轰试验方法主要参考《联合国关于危险货物运输的建议书试验和标准手册》中介绍的三种燃烧转爆轰的试验方法。即法国ddt试验方法、美国ddt试验方法、联合国ddt试验方法。三种试验方法主要通过试样管的破裂、破碎情况，判定试样爆轰与否，并以此判定试样是否发生燃烧转爆轰，作为试样是否应划入1.5项的判定标准。gb/t21571-2008《危险品爆燃转爆轰试验方法》与《联合国关于危险货物运输的建议书试验和标准手册》中法国ddt试验一致。gb/t14372-2013《危险货物运输爆炸品的认可和分项试验》中燃烧转爆轰试验与《联合国关于危险货物运输的建议书试验和标准手册》中美国ddt试验一致。《化学品物理危险性测试导则》(2014版)中美国燃烧转爆轰试验与《联合国关于危险货物运输的建议书试验和标准手册》中美国ddt试验一致。

中国人民解放军陆军工程大学徐全军等人申请了《一种燃烧转爆轰聚能爆炸装置》的发明专利。通过高压电火花引燃起爆药，在传爆药、猛炸药的作用下，燃烧转爆轰聚能爆炸装置能安全稳定地起爆并产生有效的聚能射流，适用于微声爆破。北京理工大学王丽琼等人申请了《一种用于对流燃烧对燃烧转爆轰影响的实验装置及方法》的发明专利，提供了一种用于对流燃烧对燃烧转爆轰影响的实验装置及方法，能够定量评价对流燃烧对燃烧转爆轰过程的影响和作用，可用于分析燃烧转爆轰过程所产生的燃烧波、压缩波以及由压缩波传播合并形成冲击波的变化规律，并能分析燃烧波与压缩波或冲击波间的位置变化关系。西安近代化学研究所屈可朋等人申请了《一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置》的发明专利，提供了一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置，可以准确获取发射药波阵面位置-时间关系数据，可以“等效”的模拟发射管的燃烧环境，提高了测定发射药燃烧转爆轰性能试验结果的准确性，并增加测定结果的可信度。秦能等人申请了《一种燃烧转爆轰测试装置及方法》的发明专利，提供一种火炸药燃烧转爆轰测试装置。上述四项专利均只涉及火炸药燃烧转爆轰的研究和试验测试。

近年来，固体推进剂的燃烧转爆轰试验研究较多，试验装置及方法基本借鉴火炸药燃烧转爆轰的装置和方法。

上述装置及方法不能适用于固体火箭发动机燃烧转爆轰试验研究，现有火炸药、推进剂燃烧转爆轰试验装置主要利用ddt管的强约束能力来促使火药、推进剂实现从燃烧到爆轰的转变，这样的强约束不符合固体火箭发动机的实际。同时，现有方法中采用应变片和光电管来监测爆速信号和燃烧信号，操作繁琐，且容易相互造成干扰。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术不适合固体火箭发动机燃烧转爆轰试验研究的缺陷和现有方法及装置操作繁琐且爆速信号和燃烧信号互相干扰的不足，提供一种固体火箭发动机燃烧转爆轰试验装置及方法，促进固体火箭发动机安全性能的研究，推动固体火箭发动机安全技术的发展。

本发明一方面提供了一种固体火箭发动机燃烧转爆轰模拟试验装置，包括点火端堵盖、模拟火箭发动机、喷管端堵盖、见证板、点火药包、爆速靶线；所述模拟火箭发动机为两端开口的圆筒形，内部空腔用于装填固体推进剂；所述点火端堵盖和喷管端堵盖分别通过螺纹与模拟火箭发动机的两端连接；所述点火端堵盖内侧有预留空腔，以放置点火药包，点火药包有引线从点火端堵盖内侧引出；所述爆速靶线固定于模拟火箭发动机的外周侧面表面且靠近喷管端堵盖一端；所述见证板固定于喷管端堵盖底部。

进一步的，上述模拟火箭发动机的内径为50mm，壁厚为10mm，长度在200mm～500mm范围内。

更进一步的，上述爆速靶线为普通漆包线组成的断通靶线，该靶线在爆轰波的作用下能够电离导通电信号。

进一步的，上述爆速靶线在模拟火箭发动机外周侧面表面沿圆筒高度方向上的同一直线设置多个。

更进一步的，上述爆速靶线设置多个是指不小于3个，每两个之间的间距不小于50mm。

更进一步的，上述点火药包由点火头和黑火药组成。

本发明还提供了利用上述固体火箭发动机燃烧转爆轰模拟试验装置开展固体火箭发动机燃烧转爆轰模拟试验的方法，包括以下步骤：

a)将固体推进剂浇注于模拟火箭发动机内，在55℃～60℃条件下固化成型，并经检验确保固体推进剂内部无气孔；

b)将点火药包置于点火端堵盖预留空腔内，使点火药包的引线从点火端堵盖引出，并将点火端堵盖和喷管端堵盖与模拟火箭发动机的两端固定连接；

c)将见证板固定于喷管端堵盖底部外侧；

d)将爆速靶线固定在模拟火箭发动机外周侧面表面且靠近喷管端堵盖一端；

e)引燃点火药包引出的引线，开始试验；

f)记录验证板穿孔情况和爆速靶线的爆速；

g)根据步骤f)的结果，判定固体火箭发动机是否发生燃烧转爆轰。

进一步的，上述步骤f)中如果见证板出现明显的穿孔，则在步骤g)中判定模拟火箭发动机发生了燃烧转爆轰。

进一步的，上述步骤g)中，如果通过爆速靶线测试得的爆速标准差不大于35m/s，则在步骤f)中判定模拟火箭发动机发生了燃烧转稳定爆轰。

本发明根据固体火箭发动机的实际工况及性能参数等，确定模拟火箭发动机的尺寸，其中内径为50mm，壁厚为10mm，长度为200mm～500mm。将固体推进剂浇注于模拟火箭发动机内，在55℃～60℃条件下固化成型，并经检验确保固体推进剂内部无气孔。在模拟火箭发动机喷管端底部放置一块见证板。采用漆包线制作爆速靶线，将爆速靶线固定在模拟火箭发动机外表面轴线上靠近喷管端部分，爆速靶线间距不小于50mm，数量不小于3个。采用点火头及黑火药等制作点火药包。试验时，通过点火药包引燃固体火箭发动机，观测见证板穿孔情况，记录爆速靶线测试结果。如见证板穿孔或者测得稳定爆速，则可以判定固体火箭发动机发生了燃烧转爆轰。

本发明具有如下优点：

1)提供一种固体火箭发动机燃烧转爆轰试验装置及方法，克服了现有技术不适合固体火箭发动机燃烧转爆轰研究的缺陷；

2)避免了现有方法及装置操作繁琐且爆速信号和燃烧信号互相干扰的不足；

3)根据固体火箭发动机的实际情况确定试验装置的具体参数等，提高了试验装置的适用性；

4)采用定性和定量相结合方法作为固体火箭发动机燃烧转爆轰的判据，确保了试验结果判定的准确性。

附图说明

从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：

图1是本发明实施例的固体火箭发动机燃烧转爆轰模拟试验装置的结构示意图；

图中，1-点火端堵盖，2-固体推进剂，3-模拟火箭发动机，4-喷管端堵盖，5-见证板，6-点火药包，7-爆速靶线。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种固体火箭发动机燃烧转爆轰模拟试验装置，包括点火端堵盖1、模拟火箭发动机3、喷管端堵盖4、见证板5、点火药包6、爆速靶线7；所述模拟火箭发动机3为两端开口的圆筒形，内径为50mm，壁厚为10mm，长度在200mm～500mm范围内，内部空腔用于装填固体推进剂2；所述点火端堵盖1和喷管端堵盖4分别通过螺纹与模拟火箭发动机3的两端连接；所述点火端堵盖1)内侧有预留空腔，以放置点火药包6，点火药包6由点火头和黑火药组成，且有引线从点火端堵盖1内侧引出；所述爆速靶线7普通漆包线组成的断通靶线，该靶线在爆轰波的作用下能够电离导通电信号，它固定于模拟火箭发动机3的外周侧面表面且靠近喷管端堵盖一端；且沿圆筒高度方向的同一直线设置3个及3个以上，每两个之间的间距不小于50mm；所述见证板5固定于喷管端堵盖4底部。

实施例2

以某固体火箭发动机燃烧转爆轰试验研究为例，使用本发明实施例1的装置进行固体火箭发动机燃烧转爆轰模拟试验的步骤如下：

第一步：根据某固体火箭发动机的实际情况，确定模拟火箭发动机3的内径为50mm，壁厚为10mm，长度为500mm；

第二步：将推进剂浇注于模拟火箭发动机内，在55℃～60℃条件下固化成型，并经检验确保固体推进剂内部无气孔；

第三步：将点火药包6置于点火端堵盖1的预留空腔内，并将点火端堵盖1和两堵盖与喷管端堵盖4与模拟火箭发动机4的两端紧密连接；

第四步：在模拟火箭发动机3喷管端底部放置一块见证板5；

第六步：将采用漆包线制作的爆速靶线7固定在模拟火箭发动机外周的一条直线上的表面且靠近喷管端堵盖4部分；

第八步：引燃点火药包开始试验；

第九步：记录验证板穿孔情况及爆速靶线测试结果；

第十步：根据验证板未穿孔以及未监测到爆速的试验结果，判定该固体火箭发动机未发生燃烧转爆轰。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。