西安航天動(dòng)力測(cè)控技術(shù)研究所 陜西 西安 710025

1 引言

固體發(fā)動(dòng)機(jī)的燃速作為一項(xiàng)重要的固體推進(jìn)劑內(nèi)彈道參數(shù),對(duì)推進(jìn)劑的研制以及生產(chǎn)起著重要的指導(dǎo)作用。燒蝕率是評(píng)價(jià)熱防護(hù)材料和熱防護(hù)系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo),材料的燒蝕情況直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)可靠性。因此多年來(lái),國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者致力于固體推進(jìn)劑燃燒特性的研究,力圖掌握固體發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作條件下的燃燒規(guī)律。為此,一些新的實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試技術(shù)隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展相繼而出,并不斷發(fā)展完善。本文重點(diǎn)研究超聲波法在固體推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)燃速測(cè)量上的應(yīng)用以及RTR技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)燒蝕測(cè)量上的應(yīng)用。

2 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)燃速測(cè)量

發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)的動(dòng)態(tài)燃速是與發(fā)動(dòng)動(dòng)態(tài)特性密切相關(guān)的參數(shù)之一,當(dāng)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑不穩(wěn)定燃燒時(shí),會(huì)使燃燒室壓強(qiáng)產(chǎn)生波動(dòng),從而導(dǎo)致推力波動(dòng),這有可能導(dǎo)致火箭偏離預(yù)定軌道,甚至?xí)a(chǎn)生爆炸。另外,強(qiáng)烈的震蕩還會(huì)使火箭的某些零部件失靈和損壞,從而造成不可預(yù)估的事故。在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中,為了準(zhǔn)確分析和預(yù)估發(fā)動(dòng)機(jī)性能,必須掌握發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)燃燒特性。

2.1 超聲波 國(guó)外從20世紀(jì)60年代開(kāi)展將超聲波技術(shù)應(yīng)用于測(cè)量固體推進(jìn)劑燃速的研究,其原理是推進(jìn)劑自身燃燒產(chǎn)生的燃?xì)庠诿荛]燃燒器中逐漸增壓,從而在一次實(shí)驗(yàn)就可以測(cè)出燃速-壓強(qiáng)關(guān)系曲線,優(yōu)點(diǎn)是推進(jìn)劑用量少,實(shí)驗(yàn)次數(shù)少,并且可以獲得實(shí)時(shí)的燃速-壓強(qiáng)函數(shù)關(guān)系,測(cè)試結(jié)果和發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際燃速有較好的一致性,20世紀(jì)90年代,該方法又用于非穩(wěn)態(tài)燃速的測(cè)試(測(cè)量推進(jìn)劑燃速的壓強(qiáng)響應(yīng)函數(shù)),研究固體發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)彈道性能及不穩(wěn)定燃燒特性,近十年來(lái),出現(xiàn)了將超聲探頭直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼的超聲波測(cè)量技術(shù),用來(lái)研究全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑燃速特性和絕熱層燒蝕情況。國(guó)內(nèi)使用超聲波測(cè)量燃速的研究起步較晚,初步應(yīng)用在藥條測(cè)試和固體燃料的熱解速率測(cè)量。

2.1.1 超聲波測(cè)量燃速原理 超聲波測(cè)量燃速的原理實(shí)際上是根據(jù)在不同時(shí)刻測(cè)量得到的推進(jìn)劑厚度來(lái)得到燃速,即

式中:r為燃速;l為推進(jìn)劑厚度;t為燃燒時(shí)間。

超聲波法是一種發(fā)射-回波方法。超聲波傳感器既是聲源,又是回波接收器,因此可使用單個(gè)超聲波探頭來(lái)測(cè)量燃速。實(shí)際測(cè)量過(guò)程中,在超聲波傳感器和推進(jìn)劑之間用耦合材料作為過(guò)渡層。耦合材料的引入一方面可以使測(cè)量持續(xù)到零厚度(因燃面溫度很高會(huì)損壞探頭),另一方面也可以把傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部惡劣的溫度、壓力環(huán)境隔離。

如圖1所示,超聲波通過(guò)探頭發(fā)出,在穿過(guò)耦合材料和推進(jìn)劑的過(guò)程中,因?yàn)椴牧辖缑娴穆曌杩共煌?聲波會(huì)在界面上反射形成回波.第一個(gè)波形是超聲波傳感器發(fā)射的脈沖,中間的波形是耦合材料與推進(jìn)劑界面的回波信號(hào),第三個(gè)波形則是燃面的回波信號(hào).因?yàn)槌暡ń?jīng)過(guò)每個(gè)材料界面都會(huì)反射并損失能量,并且穿透材料時(shí)也會(huì)損失能量,所以從推進(jìn)劑燃面反射的回波信號(hào)可能很小,在實(shí)際測(cè)量中需要增大信號(hào)增益。通過(guò)聲波發(fā)射和接收所經(jīng)歷的時(shí)間間隔就可以求出材料的厚度.隨著推進(jìn)劑燃燒,通過(guò)周期性聲波脈沖就可以連續(xù)監(jiān)測(cè)推進(jìn)劑厚度的變化,再對(duì)時(shí)間進(jìn)行微分就可以得到燃速。因?yàn)閷?shí)測(cè)中需要指定采集頻率f,采樣時(shí)間間隔Δt=1/f,所以燃速為

式中:l2、l1表示相鄰采樣時(shí)刻測(cè)得的推進(jìn)劑厚度;c表示超聲波在介質(zhì)中的傳播速度;t2和t1分別表示兩個(gè)相鄰測(cè)量中超聲波在介質(zhì)中傳播的時(shí)間長(zhǎng)度;Δt表示相鄰測(cè)量的時(shí)間間隔。為了達(dá)到實(shí)時(shí)性,要求采集設(shè)備必須能夠精確測(cè)量時(shí)間。

圖1 超聲波測(cè)量燃速原理

2.1.2 超聲波在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體結(jié)構(gòu)中的傳播 因?yàn)闇y(cè)量燃速主要利用的是縱波(垂直于探頭的波)的脈沖反射,所以這里僅考慮縱波的傳播。固體介質(zhì)中,縱波的聲速為

式中:E為介質(zhì)的楊氏彈性模量;ρ為介質(zhì)的密度;σ為介質(zhì)的泊松比。聲阻抗

而超聲波在多層介質(zhì)中傳播時(shí),在不同材料的交界面會(huì)發(fā)生聲波反射和透射現(xiàn)象,且反射率和透射率與界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗相關(guān)。當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)(以下采用下標(biāo)a表示)傳播到另一種介質(zhì)(以下采用下標(biāo)b表示)時(shí),在兩種介質(zhì)的分界面上,一部分能量反射回原介質(zhì)內(nèi),稱為反射波;另一部分能量透過(guò)界面在另一種介質(zhì)內(nèi)傳播,稱為透射波。對(duì)應(yīng)的聲壓反射率為

根據(jù)上述公式中,當(dāng)Za>>Zb時(shí),R≈1,T=0,說(shuō)明聲壓幾乎全反射,沒(méi)有透射。例如在測(cè)試中,如果超聲波探頭和被測(cè)介質(zhì)之間不加耦合劑,就會(huì)形成固(探頭晶片)/空氣界面,因?yàn)榭諝獾穆曌杩购苄?所以超聲波將無(wú)法進(jìn)入被測(cè)物。為了說(shuō)明超聲波在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的傳播特性,表1列出了典型發(fā)動(dòng)機(jī)材料的聲學(xué)特性。

表1 典型發(fā)動(dòng)機(jī)材料的聲學(xué)特性

顯然,鋼的聲阻抗顯著大于非金屬材料的聲阻抗,根據(jù)式(4)式～(7)式可知,若發(fā)動(dòng)機(jī)采用鋼殼體/絕熱層/裝藥結(jié)構(gòu),則超聲波在殼體/絕熱層界面的聲強(qiáng)反射率R=0.872,透射率T=0.128,僅為13%左右。顯而易見(jiàn),若發(fā)動(dòng)機(jī)殼體采用鋼一類金屬材料,在利用超聲波測(cè)量燃速時(shí),聲強(qiáng)透射率很低,為了獲得有效信號(hào),就必須在殼體上開(kāi)窗。

根據(jù)表1的數(shù)據(jù),當(dāng)固體發(fā)動(dòng)機(jī)采用復(fù)合材料殼體/絕熱層/推進(jìn)劑(AP/HTPB/Al)結(jié)構(gòu)時(shí),在殼體/絕熱層界面上的聲強(qiáng)透射率T=0.776,在絕熱層/推進(jìn)劑界面上的透射率T=0.618,總的透射率為0.480.顯然絕熱層在很大程度上降低了超聲波的透射率,使得聲波到達(dá)燃面的能量減弱。

非金屬殼體材料的聲阻抗較小,受材料加工過(guò)程的影響較大,材料內(nèi)部的細(xì)微裂紋等缺陷(其中存在氣體)會(huì)較嚴(yán)重地影響超聲波的傳播。例如圖5測(cè)量了4種非金屬材料的超聲波回波信號(hào)。圖2中所示的碳纖維編織的殼體,需要較大的信號(hào)增益才能夠獲得圖示的清晰回波,而與之聲阻抗接近的高硅氧/酚醛樹(shù)脂材料就可以在較小增益的情況下獲得較好的回波信號(hào)。當(dāng)殼體材料含有缺陷時(shí),例如基體材料不夠致密而形成微孔洞,甚至無(wú)法得到反射波形。另外,對(duì)于含有金屬粉末的復(fù)合推進(jìn)劑(如圖5中的HTPB基燃料含有15%的鋁粉),因?yàn)椴牧现泻懈鞣N細(xì)觀上的不同物質(zhì)顆粒,所以超聲波在其中的散射較多,信號(hào)衰減比較明顯,當(dāng)信號(hào)增益調(diào)節(jié)到20dB時(shí),才能獲得清晰可見(jiàn)的回波。

圖2 非金屬材料的超聲波回波信號(hào)(左為實(shí)物照片,右為回波信號(hào)曲線)

2.1.3 超聲波試驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng) 測(cè)試系統(tǒng)由密閉燃燒器、點(diǎn)火控制器、壓強(qiáng)測(cè)量系統(tǒng)(壓力傳感器和測(cè)量軟件)、超聲燃速測(cè)量系統(tǒng)(超聲波探頭、數(shù)據(jù)采集卡、測(cè)量軟件)組成.首先根據(jù)需要確定需要測(cè)量的壓強(qiáng)范圍,通過(guò)計(jì)算給定黑火藥量和密閉燃燒器容積,待推進(jìn)劑和點(diǎn)火藥安裝完畢后啟動(dòng)壓強(qiáng)與燃速測(cè)試系統(tǒng),最后進(jìn)行點(diǎn)火測(cè)量。

實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示,為密閉燃燒器.這樣在推進(jìn)劑燃燒過(guò)程中壓力會(huì)隨之升高,從而一次實(shí)驗(yàn)可以獲得不同壓強(qiáng)下對(duì)應(yīng)的推進(jìn)劑燃速.耦合層材料為環(huán)氧樹(shù)脂.泄壓孔接高壓電磁閥泄壓。推進(jìn)劑開(kāi)始點(diǎn)燃的初始?jí)毫τ牲c(diǎn)火藥和燃燒器容積共同控制.點(diǎn)火藥使用黑火藥,其燃?xì)馓匦?燃溫、比熱、氣體常數(shù)等)可以由發(fā)動(dòng)機(jī)熱力計(jì)算獲得,這樣根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

可以得到初始?jí)簭?qiáng).其中黑火藥生成的燃?xì)饬縩可控,密閉燃燒器容積v可以通過(guò)在其中裝填石墨塊來(lái)調(diào)節(jié)。

圖3 超聲波測(cè)量燃速試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖

3 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)燒蝕測(cè)量

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱層的厚度及其幾何形狀直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量比和結(jié)構(gòu)可靠性,而絕熱層的設(shè)計(jì)是根據(jù)其燒蝕情況來(lái)確定的,因此絕熱層的燒蝕一直是人們關(guān)注的問(wèn)題。絕熱層的工作環(huán)境十分惡劣,它要經(jīng)受高溫高壓燃?xì)獾臒g和凝相顆粒的沖刷,尤其是高過(guò)載或某些裝藥形式造成的高溫稠密兩相流進(jìn)一步惡化了發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱層的工作環(huán)境,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致內(nèi)絕熱層防護(hù)失效,發(fā)動(dòng)機(jī)殼體燒穿。由于燒蝕嚴(yán)重所造成的發(fā)動(dòng)機(jī)失效,在導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車中已經(jīng)屢有發(fā)生。通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)殘骸內(nèi)絕熱層的檢測(cè)發(fā)現(xiàn),燒蝕最嚴(yán)重的區(qū)域是那些暴露在燃?xì)庵袝r(shí)間較長(zhǎng)、顆粒沖刷最嚴(yán)重的區(qū)域。

通常絕熱材料的燒蝕率是通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前后絕熱層的厚度變化然后除以燒蝕時(shí)間來(lái)獲得的,這只能獲得平均燒蝕率,不能反映真實(shí)的燒蝕過(guò)程。如對(duì)采用擺動(dòng)噴管的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),當(dāng)噴管動(dòng)作時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)的變化會(huì)導(dǎo)致某些部位的燒蝕情況出現(xiàn)異常,此時(shí)就需要對(duì)絕熱層的動(dòng)態(tài)燒蝕情況進(jìn)行測(cè)量以采用相應(yīng)的防護(hù)措施。數(shù)值計(jì)算表明絕熱材料在燒蝕過(guò)程中燒蝕率隨時(shí)間是變化的,尤其是起始階段變化更為明顯,但由于目前常規(guī)的測(cè)試手段無(wú)法對(duì)絕熱層燒蝕過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量,因此無(wú)法對(duì)該結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。另外由于高過(guò)載條件下絕熱層燒蝕規(guī)律有其特殊性,高溫稠密兩相流沖刷造成的機(jī)械剝蝕占據(jù)了主導(dǎo)地位,絕熱層各位置燒蝕率相差很大,顆粒沖刷中心部位甚至能夠形成一個(gè)凹坑。本文開(kāi)發(fā)的RTR絕熱層燒蝕動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)可以對(duì)絕熱層的燒蝕進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量,從而解決了燒蝕結(jié)束后絕熱層被完全燒掉和燒蝕后絕熱層發(fā)生膨脹變形等無(wú)法采用傳統(tǒng)的燒蝕測(cè)量方法獲得燒蝕率的問(wèn)題,具有創(chuàng)新性。

絕熱層燒蝕的動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)不僅可以為發(fā)動(dòng)機(jī)的熱防護(hù)設(shè)計(jì)提供幫助,對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓笠部捎糜诖箝L(zhǎng)徑比裝藥的侵蝕燃燒研究、固體發(fā)動(dòng)機(jī)固體推進(jìn)劑的燃速影響因素研究以及高過(guò)載對(duì)裝藥的燃燒影響研究等領(lǐng)域,從而為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)水平提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

3.1 RTR 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

3.1.1 RTR系統(tǒng)布局 圖4是整個(gè)RTR系統(tǒng)總體布局示意圖。X射線由X射線發(fā)生器發(fā)出,呈30°的圓錐向外輻射,試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)處于輻射錐內(nèi),其軸線與X射線錐中心線位于同一平面。射線穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)后由碘化艷接收屏接收,不同的強(qiáng)度的X射線將使接收屏發(fā)射不同能量的電子,這些電子經(jīng)過(guò)加速、聚焦后打在熒光屏上,便可以輸出亮度不同的可見(jiàn)光圖像,這個(gè)過(guò)程一般小于1μs,因此有足夠的時(shí)間響應(yīng)特性,從而在觀察高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)不會(huì)產(chǎn)生圖像拖影。圖像采集與處理系統(tǒng)的任務(wù)是實(shí)時(shí)記錄并保存絕熱層燒蝕界面退移的情況以便以后的分析討論。圖像采集與處理設(shè)備采用的是美國(guó)EPix公司為科研和企業(yè)開(kāi)發(fā)研制的圖像處理系統(tǒng)—PIXCI。PXICI可以提供交互式圖像處理(如分析圖像的尺寸、象素值和色彩等),并且可以處理其他圖像。PIXCI可以人為地調(diào)節(jié)錄像格式、分析形式和錄像頻率等參數(shù),實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)錄像和處理,并將結(jié)果以BMP和AVI格式存盤。CCD攝像頭為美國(guó)KODAK公司的ES310。該系統(tǒng)最高拍攝速度為85幅/秒,圖像分辨率為640x480,適合于絕熱層燒蝕的動(dòng)態(tài)分析。攝像頭得到的圖像信號(hào)由圖像采集卡直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中,拍攝結(jié)束后可以利用EPIX的圖像采集及分析軟件對(duì)內(nèi)存中的圖像進(jìn)行分析和紀(jì)錄。攝像頭通過(guò)100英尺的信號(hào)線同圖像采集卡相連,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的控制和采集。壓強(qiáng)信號(hào)由DH—5937動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀采集。多回路時(shí)間控制器用于控制點(diǎn)火信號(hào)和高速運(yùn)動(dòng)分析儀的觸發(fā)。

圖4 RTR測(cè)試系統(tǒng)布局圖

3.1.2 RTR圖像處理技術(shù) 通過(guò)RTR技術(shù)獲得絕熱層燒蝕的動(dòng)態(tài)圖像只是這種動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)的第一步,定量的燒蝕率數(shù)據(jù)還需要通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行進(jìn)一步加工處理才能獲得。針對(duì)RTR圖像的特點(diǎn),應(yīng)用了背景減影、圖像增強(qiáng)、圖像分割、噪聲過(guò)濾、圖像疊加等圖像處理手段對(duì)其進(jìn)行處理,獲得了較清晰的顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡圖像。其結(jié)果表明圖像處理技術(shù)是開(kāi)展利用TRR技術(shù)進(jìn)SRM兩相流研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。實(shí)際上,根據(jù)希望獲得的結(jié)果不同需要對(duì)RTR圖像采用不同的處理方法,結(jié)合使用MATLAB6.5和通用圖形圖像處理軟件PhotoshopCS來(lái)對(duì)試驗(yàn)圖像進(jìn)行處理。由于拍攝得到的圖像為灰度模式,灰度圖像中的每個(gè)像素都有一個(gè)0(黑色)到255(白色)之間的亮度值(共256級(jí)灰度)。從原始圖像中可以看出,觀測(cè)窗中無(wú)試件部位亮度較高,絕熱層試件部位亮度較低,觀測(cè)窗以外區(qū)域則亮度最小。但由于各部分之間的界面灰度變化梯度較小,這給圖像處理帶來(lái)了較大的難度。

MATLAB強(qiáng)大的圖像處理工具箱可以方便的用來(lái)對(duì)RTR系統(tǒng)采集的圖像進(jìn)行處理。MATLAB的Imgae Processing Toolbox提供了大量用于圖像處理的函數(shù),利用這些函數(shù)可以分析圖像數(shù)據(jù),獲取圖像細(xì)節(jié)信息,并且設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波算法,濾除圖像數(shù)據(jù)所包含的噪聲。濾波器的設(shè)計(jì)是通過(guò)MATLAB產(chǎn)品提供的交互式工具完成的,這些工具還能夠完成選取圖像區(qū)域,測(cè)量圖像誤差和獲取、統(tǒng)計(jì)象素信息等功能。圖像處理工具箱還提供了Radon變換來(lái)重構(gòu)X射線斷層拍攝的圖像,而離散余弦變換可以作為實(shí)現(xiàn)新的壓縮算法的核心。工具箱中包含的邊緣檢測(cè)算法(如Cannny、sobel和Roberts方法等)可以用于表示圖像中具體物體的邊緣。圖像處理工具箱中還包含了眾多數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)函數(shù),這些函數(shù)可以用于處理灰度圖像或二進(jìn)制圖像,可以快速實(shí)現(xiàn)邊緣檢測(cè)、圖像去噪、骨架抽取(skeletonization)和粒度測(cè)定(granulometry)等算法。

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)得到一個(gè)較好的處理流程如下:首先使用對(duì)比度調(diào)整函數(shù)提高原始圖像的亮度,并使原始圖像灰暗部分的動(dòng)態(tài)變化范圍大大增加,從而突出細(xì)節(jié);第二步將圖像旋轉(zhuǎn)到方便測(cè)量的位置并裁切至合適的大小;第三步是對(duì)圖像進(jìn)行多次中值濾波,在保護(hù)圖像邊緣的同時(shí)去除噪聲;最后采用canny算子進(jìn)行邊緣檢測(cè),獲得感興趣的邊緣圖像。在Photoshop中對(duì)提取出來(lái)的邊緣圖像進(jìn)行測(cè)量就可獲得試件燒蝕的變化情況。上述過(guò)程中有一些參數(shù)需要人為給定調(diào)整,因此不可避免的存在燒蝕率測(cè)量誤差,但其反映的規(guī)律性結(jié)果不會(huì)受到影響。更精確的結(jié)果必須采取其它輔助措施來(lái)獲得。

圖5和圖6分別是原始圖像和其經(jīng)過(guò)處理后獲得的邊緣圖像,可以看出圖像的邊緣很清晰,而且連續(xù)性比較好。

圖5 原始圖像

圖6 處理后的圖像

4 總結(jié)

目前世界上的固體發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)燃速-動(dòng)態(tài)燒蝕測(cè)量方法有很多,本文著重分析了超聲波動(dòng)態(tài)燃速測(cè)量方法的原理、應(yīng)用狀況以及關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn),特別是超聲波在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體結(jié)構(gòu)中的傳播特性,對(duì)提高超聲波的透射率作出了一定研究;分析了RTR測(cè)量動(dòng)態(tài)燒蝕的關(guān)鍵技術(shù),并給出初步的測(cè)量布局和思路。

然而上述方案更多是基于理論分析,能否真正應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面靜態(tài)點(diǎn)火試驗(yàn)中并取得理想的效果還有待于試驗(yàn)驗(yàn)證。

進(jìn)一步研究的建議:

(1)針對(duì)超聲波動(dòng)態(tài)燃速測(cè)量技術(shù),對(duì)常用發(fā)動(dòng)機(jī)材料的聲學(xué)特性進(jìn)行實(shí)測(cè),提出處理超聲波燃速數(shù)據(jù)的方法,并分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

(2)設(shè)計(jì)合理的燒蝕試驗(yàn)裝置,通過(guò)開(kāi)展單因素強(qiáng)化條件下絕熱層燒蝕過(guò)程動(dòng)態(tài)測(cè)量,研究各沖刷狀態(tài)參數(shù)對(duì)燒蝕的貢獻(xiàn),為燒蝕模型建立提供幫助。

(3)基于熱能量守恒建立初步的動(dòng)態(tài)燒蝕測(cè)量的數(shù)學(xué)模型,以用于對(duì)獲得數(shù)據(jù)的分析。