本發(fā)明涉及穩(wěn)壓實驗，具體地，涉及一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置及實驗方法。

背景技術(shù)：

1、隨著航空宇航科學(xué)與技術(shù)的不斷發(fā)展，高性能、高機動性發(fā)動機研制需求被提出，然而部分固體火箭發(fā)動機出現(xiàn)了不穩(wěn)定燃燒的問題，通常不穩(wěn)定燃燒表現(xiàn)為壓強漂移、脈沖觸發(fā)、極限環(huán)振蕩。而對于發(fā)動機內(nèi)高能固體推進劑，其在不同工作壓強條件下的燃燒特性又表現(xiàn)出顯著差異，如火焰高度、火焰形狀、燃面退移速率、釋熱率等，上述特性參數(shù)又反過來進一步影響發(fā)動機工作穩(wěn)定性。當(dāng)前，固體推進劑燃燒實驗主要在特定工作壓強下開展，然而現(xiàn)有實驗裝置尚存在內(nèi)部壓強隨固體推進劑燃燒釋放氣體增壓，無法精準、高效動態(tài)調(diào)整釋放超壓氣體的問題，誘發(fā)內(nèi)部環(huán)境壓強與預(yù)設(shè)目標壓強出現(xiàn)差異，導(dǎo)致測試獲取的固體推進劑燃燒特性數(shù)據(jù)與預(yù)期不匹配。由于上述不匹配，使得部分固體推進劑雖然開展了特定工作壓強下燃燒穩(wěn)定性試驗評估，但在部分火箭發(fā)動機實驗中仍然出現(xiàn)不同程度的不穩(wěn)定燃燒問題，實驗與實際應(yīng)用的一致性存在差異?；诠腆w推進劑恒壓實驗中存在的環(huán)境壓強精確控制技術(shù)問題，尚未有相關(guān)的解決方案；因此迫切需要尋求有效方案以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置及實驗方法，解決現(xiàn)有穩(wěn)壓條件下固體推進劑燃燒特性測試環(huán)境壓強控制精度低的技術(shù)問題，結(jié)構(gòu)簡單、便于加工安裝、維護成本低，可根據(jù)測試任務(wù)需求定制設(shè)計，解決了傳統(tǒng)穩(wěn)壓實驗中精確控制環(huán)境壓強的難題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供了一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置，包括液壓控制器、液壓執(zhí)行器、壓緊片、壓緊彈簧、閥珠帽、閥珠、噴管、安裝架、高壓室、壓強傳感器以及管路接口；所述高壓室兩側(cè)設(shè)有所述壓強傳感器和所述管路接口，所述高壓室頂部設(shè)有所述噴管和設(shè)置在所述噴管外部的所述安裝架，所述安裝架的頂部設(shè)有所述液壓執(zhí)行器，所述液壓執(zhí)行器與所述液壓控制器電性連接；所述液壓執(zhí)行器的下方依次安裝有所述壓緊片、所述壓緊彈簧，所述壓緊彈簧的底部套設(shè)在所述閥珠帽頂部；所述閥珠安裝在所述閥珠帽與所述噴管之間。

4、進一步的，所述高壓室為中空圓柱體，包括高壓室主腔室和設(shè)置在所述高壓室主腔室頂部中心位置處的高壓室頂部基座；所述所述高壓室主腔室的兩側(cè)壁上分別設(shè)有所述壓強傳感器和所述管路接口，所述高壓室頂部基座為中空凸臺式形狀，與所述噴管配合安裝。

5、進一步的，所述噴管主體為經(jīng)典拉瓦爾噴管構(gòu)型，包括t型的噴管基座，所述噴管基座與所述高壓室頂部基座配合安裝；所述噴管的內(nèi)部構(gòu)型包括半球型的噴管擴張段，圓柱形的噴管喉部以及錐形的噴管收斂段，所述噴管收斂段與所述閥珠配合安裝。

6、進一步的，所述閥珠帽的形狀為倒t型，包括閥珠帽球頂，閥珠帽基臺以及設(shè)置在所述閥珠帽基臺上部的閥珠帽閥桿；所述閥珠帽閥桿的上方套設(shè)所述壓緊彈簧，所述閥珠帽球頂與所述閥珠配合安裝，所述閥珠帽基臺的直徑與所述壓緊片的外徑相同。

7、進一步的，所述液壓執(zhí)行器包括液壓執(zhí)行器主體，設(shè)置在所述液壓執(zhí)行器主體下方的液壓軸以及設(shè)置在所述液壓執(zhí)行器主體上方的線路；所述液壓執(zhí)行器主體固定安裝在所述安裝架上，所述液壓軸與所述壓緊片配合安裝，所述液壓執(zhí)行器通過所述線路與所述液壓控制器連接。

8、進一步的，所述安裝架為中空桁架結(jié)構(gòu)，包括頂部的安裝架平臺，設(shè)置在所述安裝架平臺底部的多個安裝架支腿，設(shè)置在所述安裝架支腿上的多條均勻加工的安裝架標尺線，多個周期性均勻分布的安裝架排氣槽，底部的安裝架基臺以及設(shè)置在所述安裝架基臺內(nèi)部的安裝架基槽；所述安裝架基槽呈階梯凹腔構(gòu)型，分別與所述閥珠帽、所述高壓室頂部基座配合安裝，所述安裝架平臺與所述液壓執(zhí)行器主體配合安裝，所述安裝架內(nèi)裝配有所述壓緊片、所述壓緊彈簧、所述閥珠帽、所述閥珠以及所述噴管。

9、進一步的，所述壓緊片為薄片式圓柱體，所述壓緊片材質(zhì)為45號鋼，所述壓緊片的底部與所述壓緊彈簧配合安裝。

10、本發(fā)明還提供了一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓實驗方法，包括以下步驟：

11、s1.閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓實驗的準備工作；

12、s2.閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓實驗的實驗過程。

13、進一步的，所述s1包括以下步驟：

14、s11.根據(jù)目標實驗壓強工作區(qū)間，配套設(shè)計壓緊片、壓緊彈簧、閥珠帽、閥珠、噴管、安裝架和高壓室，選擇適當(dāng)量程的壓強傳感器、液壓執(zhí)行器和液壓控制器；

15、s12.將s11中的各組件按照閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置進行裝配，組成閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置；

16、s13.檢查閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置各組件裝配的合理性，閥珠、閥珠帽、噴管之間的貼合度及氣密性以及壓緊彈簧壓縮推動閥珠帽運動的可靠性；

17、s14.啟動液壓執(zhí)行器，通過液壓控制器控制液壓軸與壓緊片位置，經(jīng)管路接口向高壓室內(nèi)充入高壓氣源，記錄壓強傳感器的壓強-時間曲線；

18、s15.若閥珠與噴管之間出現(xiàn)漏氣或壓強無法穩(wěn)定在某一預(yù)期數(shù)值，則重復(fù)s11～s14步驟，直至閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置內(nèi)部壓強穩(wěn)定在某一預(yù)期數(shù)值且不出現(xiàn)漏氣為止。

19、進一步的，所述s2包括以下步驟：

20、s21.調(diào)整液壓軸的運動行程x，運動行程對應(yīng)數(shù)值由安裝架標尺線確定，構(gòu)建出液壓軸的運動行程x與高壓室內(nèi)的穩(wěn)態(tài)壓強p之間的對應(yīng)關(guān)系；

21、s22.檢查并清理閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置，實驗數(shù)據(jù)處理、歸檔，完成閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓測試實驗。

22、采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

23、本發(fā)明提供了一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置及實驗方法，基于模塊化設(shè)計思維，通過設(shè)計球形閥珠尺寸與閥珠帽、噴管構(gòu)型，可按實驗需求構(gòu)建0～20mpa寬壓強域穩(wěn)壓實驗環(huán)境，實現(xiàn)環(huán)境壓強與預(yù)期實驗任務(wù)相匹配，為進一步開展特定壓強環(huán)境下固體推進劑燃燒特性測試提供實驗基礎(chǔ)；采用一套液壓執(zhí)行器、閥珠及附屬裝置，實現(xiàn)高精度壓強動態(tài)調(diào)控目標，成本低且有效降低系統(tǒng)復(fù)雜程度；通過控制液壓執(zhí)行器運動規(guī)律，量化液壓軸運動行程與壓強對應(yīng)關(guān)系，可實現(xiàn)對裝置內(nèi)壓強的預(yù)先調(diào)控及精準調(diào)控，提升了實驗的準確性、安全性及可靠性；本發(fā)明提出的一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置及實驗方法，結(jié)構(gòu)簡單、便于加工安裝、維護成本低，可根據(jù)測試任務(wù)需求定制設(shè)計，解決了傳統(tǒng)穩(wěn)壓實驗中精確控制環(huán)境壓強的難題。

技術(shù)特征：

1.一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，包括液壓控制器、液壓執(zhí)行器、壓緊片、壓緊彈簧、閥珠帽、閥珠、噴管、安裝架、高壓室、壓強傳感器以及管路接口；所述高壓室兩側(cè)設(shè)有所述壓強傳感器和所述管路接口，所述高壓室頂部設(shè)有所述噴管和設(shè)置在所述噴管外部的所述安裝架，所述安裝架的頂部設(shè)有所述液壓執(zhí)行器，所述液壓執(zhí)行器與所述液壓控制器電性連接；所述液壓執(zhí)行器的下方依次安裝有所述壓緊片、所述壓緊彈簧，所述壓緊彈簧的底部套設(shè)在所述閥珠帽頂部；所述閥珠安裝在所述閥珠帽與所述噴管之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述高壓室為中空圓柱體，包括高壓室主腔室和設(shè)置在所述高壓室主腔室頂部中心位置處的高壓室頂部基座；所述所述高壓室主腔室的兩側(cè)壁上分別設(shè)有所述壓強傳感器和所述管路接口，所述高壓室頂部基座為中空凸臺式形狀，與所述噴管配合安裝。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述噴管主體為經(jīng)典拉瓦爾噴管構(gòu)型，包括t型的噴管基座，所述噴管基座與所述高壓室頂部基座配合安裝；所述噴管的內(nèi)部構(gòu)型包括半球型的噴管擴張段，圓柱形的噴管喉部以及錐形的噴管收斂段，所述噴管收斂段與所述閥珠配合安裝。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述閥珠帽的形狀為倒t型，包括閥珠帽球頂，閥珠帽基臺以及設(shè)置在所述閥珠帽基臺上部的閥珠帽閥桿；所述閥珠帽閥桿的上方套設(shè)所述壓緊彈簧，所述閥珠帽球頂與所述閥珠配合安裝，所述閥珠帽基臺的直徑與所述壓緊片的外徑相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述液壓執(zhí)行器包括液壓執(zhí)行器主體，設(shè)置在所述液壓執(zhí)行器主體下方的液壓軸以及設(shè)置在所述液壓執(zhí)行器主體上方的線路；所述液壓執(zhí)行器主體固定安裝在所述安裝架上，所述液壓軸與所述壓緊片配合安裝，所述液壓執(zhí)行器通過所述線路與所述液壓控制器連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述安裝架為中空桁架結(jié)構(gòu)，包括頂部的安裝架平臺，設(shè)置在所述安裝架平臺底部的多個安裝架支腿，設(shè)置在所述安裝架支腿上的多條均勻加工的安裝架標尺線，多個周期性均勻分布的安裝架排氣槽，底部的安裝架基臺以及設(shè)置在所述安裝架基臺內(nèi)部的安裝架基槽；所述安裝架基槽呈階梯凹腔構(gòu)型，分別與所述閥珠帽、所述高壓室頂部基座配合安裝，所述安裝架平臺與所述液壓執(zhí)行器主體配合安裝，所述安裝架內(nèi)裝配有所述壓緊片、所述壓緊彈簧、所述閥珠帽、所述閥珠以及所述噴管。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述壓緊片為薄片式圓柱體，所述壓緊片材質(zhì)為45號鋼，所述壓緊片的底部與所述壓緊彈簧配合安裝。

8.一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓實驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓實驗方法，其特征在于，所述s1包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓實驗方法，其特征在于，所述s2包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了穩(wěn)壓實驗技術(shù)領(lǐng)域的一種閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置及實驗方法，該閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置包括液壓控制器、液壓執(zhí)行器、壓緊片、壓緊彈簧、閥珠帽、閥珠、噴管、安裝架、高壓室、壓強傳感器以及管路接口；高壓室兩側(cè)設(shè)有壓強傳感器和管路接口，高壓室頂部設(shè)有噴管和安裝架，安裝架的頂部設(shè)有液壓執(zhí)行器，液壓執(zhí)行器與液壓控制器電性連接；液壓執(zhí)行器的下方依次安裝有壓緊片、壓緊彈簧，壓緊彈簧的底部套設(shè)在閥珠帽頂部；閥珠安裝在閥珠帽與噴管之間。該閥珠式氣動閥門穩(wěn)壓裝置及實驗方法結(jié)構(gòu)簡單、便于加工安裝、維護成本低。

技術(shù)研發(fā)人員：席運志,高經(jīng)緯,夏軍,樊寶星,武澤平,楊利軍,張博倫
受保護的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6