专利名称：一种固体火箭发动机全尺寸喷管热结构实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于固体火箭发动机实验技术领域，具体为一种固体火箭发动机全尺 寸喷管热结构实验装置。
背景技术：
对于固体火箭发动机，其喷管热结构关系到发动机的安全，如何通过考核固体火 箭发动机的喷管热结构是非常重要也非常复杂的问题。目前，研究喷管热结构的理论方法 还不够成熟，多以对喷管热结构进行数值模拟、全尺寸发动机实验以及模拟试验为主。数值 模拟研究由于进行了很多假定和简化，只能作为一种参考，不能为全尺寸发动机提供具体 的量上的支撑；全尺寸发动机实验周期长，耗资大，组织繁琐，且为喷管热结构这一单项实 验而组织全尺寸发动机实验代价太高，如果出现问题影响恶劣；模拟试验目前还不成熟，存 在尺寸效应，难以解决与全尺寸发动机的映射关系等问题。由此可见，目前缺乏方便、低风 险和低成本的实验方法来对固体火箭发动机喷管热结构进行全尺寸考核。
实用新型内容要解决的技术问题为了能够采用实验方法来对固体火箭发动机喷管热结构进行全尺寸考核，以降低 风险，节约成本，并使研究手段能够常态化，本实用新型提出一种固体火箭发动机全尺寸喷 管热结构实验装置。技术方案本实用新型的技术方案为所述一种固体火箭发动机全尺寸喷管热结构实验装置，其特征在于包括全尺寸 喷管、实验发动机、中心锥和中心锥支座；实验发动机包括前封头、燃烧室、装药、喷管壳体和固定法兰；燃烧室壳体两端分 别与前封头和喷管壳体一端固定连接，并用0型圈进行连接处侧面密封，喷管壳体另一端 与固定法兰固定连接，全尺寸喷管固定在喷管壳体内，固定法兰的中心孔为锥孔；装药贴燃 烧室内壁浇注在燃烧室内，装药的推进剂配方与全尺寸发动机中的推进剂配方相同，装药 燃烧类型由实验发动机工作时间和装药燃面确定，实验发动机工作时间至少为6s，装药燃
面根据燃烧室平衡压强公式
权利要求1. 一种固体火箭发动机全尺寸喷管热结构实验装置，其特征在于包括全尺寸喷管、 实验发动机、中心锥和中心锥支座；实验发动机包括前封头、燃烧室、装药、喷管壳体和固定法兰；燃烧室壳体两端分别与 前封头和喷管壳体一端固定连接，并用0型圈进行连接处侧面密封，喷管壳体另一端与固 定法兰固定连接，全尺寸喷管固定在喷管壳体内，固定法兰的中心孔为锥孔；装药贴燃烧室 内壁浇注在燃烧室内，装药的推进剂配方与全尺寸发动机中的推进剂配方相同，装药燃烧 类型由实验发动机工作时间和装药燃面确定，实验发动机工作时间至少为6s，装药燃面根A丄据燃烧室平衡压强公式凡=(PpC^j)1-"确定，其中Ab为装药燃面，ρ。为燃烧室工作压强，Λ取与全尺寸发动机燃烧室工作压强一致，P ρ为推进剂密度，a为推进剂燃速系数，η为推进 剂燃速压强指数，c*为推进剂特征速度，At为喷管喉部面积，喷管喉部面积At由质量流率公式m = ”确定，其中.为实验装置的质量流率，取全尺寸发动机质量流率的1/5 1/2 ； cm中心锥为大端开有中心盲孔的近似圆锥结构，中心锥小端为圆弧型钝头，并光滑过渡 至中心锥前部圆柱段，圆柱段的直径由公式& ={D' ~d' )Χ7Γ确定，其中Dt为全尺寸喷管‘4的喉部直径，dt表示中心锥圆柱段直径，中心锥圆柱段长度与全尺寸喷管喉部的直段长度 相同；从中心锥圆柱段光滑过渡至中心锥中部锥柱段，锥柱段长度与全尺寸喷管扩张段长度一致，锥柱段底面直径由公式<确定，其中4表示中心锥锥柱面的底面直径，De表示全尺寸喷管扩张段的出口直径，ε Α表示全尺寸喷管膨胀比；中心锥支座包括中心杆组合件和支座组合件；中心杆组合件包括头部隔热套、前端热 防护套、定位卡环、紧固卡环和中心杆；头部隔热套套在中心杆头部，并用环氧胶粘接，套有 隔热套的中心杆头部插入中心锥大端盲孔内，并采用环氧胶与中心锥粘接；前端热防护套 套在中心杆中部，并用环氧胶粘接；定位卡环为带有环形突起的两片半圆环，环形突起的外 圆周为锥面并带有连接耳片，环形突起外圆周锥面的锥度与固定法兰中心孔的锥度相同； 定位卡环卡在前端热防护套上，且定位卡环一端面与中心锥大端面紧贴合，环形突起外圆 周锥面与固定法兰中心孔紧贴合，且通过连接耳片与固定法兰固定连接；紧固卡环安装在 前端热防护套上，并与定位卡环另一端面紧贴合；支座组合件包括后端热防护套、支座和底 座；支座上端与中心杆后段固定连接，后端热防护套套在支座上并用环氧胶粘接，支座下端 与底座固定连接，并在底座固定有热防护板。
专利摘要本实用新型提出一种固体火箭发动机全尺寸喷管热结构实验装置，包括全尺寸喷管、实验发动机、中心锥和中心锥支座。该装置通过对中心锥圆柱段及锥柱段型面的设计，充分考虑了实验过程中的气流冲蚀以及高温的影响，实现实验装置中全尺寸喷管的工作特性与全尺寸发动机中喷管的工作特性一致，并实现了对全尺寸喷管进行小流量试验，可以作为一种常用的实验手段灵活运用。
文档编号F02K9/96GK201916075SQ201020685140
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者何国强, 刘佩进, 彭丽娜, 李江, 陈剑, 魏祥庚 申请人:西北工业大学