(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210564392.9 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 西安近代化学研究所 地址 710065 陕西省西安市雁塔区丈 八东 路168号 (72)发明人 李猛　许毅　罗颖格　赵凤起　 徐司雨　裴庆　姜菡雨　张洋　 姚二岗　李恒　 (74)专利代理 机构 西安恒泰知识产权代理事务 所 61216 专利代理师 史玫 (51)Int.Cl. G01N 31/12(2006.01) G01D 21/02(2006.01) H04N 5/225(2006.01) (54)发明名称 一种旋转过载条件下推进剂燃烧火焰 图像 采集装置及观察系统 (57)摘要 本发明公开了一种旋转过载条件下推进剂 燃烧火焰图像采集装置及观察系统。 解决了旋转 过载条件下推进剂燃烧特性测试难题， 所述图像 采集装置包括燃烧室、 两个导光反射镜、 成像镜 头和相机， 导光反射镜与燃烧室固定在一起， 导 光反射镜固定在旋转过载装置的旋转轴上， 两个 导光反射镜表面平行， 均为45 °斜向放置， 相机配 长焦距镜头， 垂直朝下放置与旋转轴上方， 燃烧 室随旋转臂旋转时， 推进剂燃烧火焰会在离心力 作用下沿径向向外伸展， 通过视窗燃烧室进行观 察， 成像光线通过两个导光反射镜入射到相机中 获取高分辨率的火焰图像。 本发 明适用于旋转过 载条件下推进剂燃烧特性的测量及评价， 对地空 导弹、 空空导弹、 炮射导弹等研制具有重要的意 义。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114965856 A 2022.08.30 CN 114965856 A 1.一种旋转过载条件下推进剂燃烧火焰图像采集装置， 包括旋转过载发生装置(6)， 所 述旋转过载燃烧发生装置包括转轴(61)和安装在转轴上的旋转盘或旋转臂(62)， 其特征在 于： 还包括燃烧室(6 3)、 相机(4)、 镜 头(3)、 第一 导光反射镜(21)和第二 导光反射镜(2 2)； 所述燃烧室安装在旋转盘或旋转臂上， 且燃烧室远离转轴， 所述燃烧室顶部设有观察 窗(1)； 所述第一导光反射镜位于在观察窗上方， 且第一导光反射镜相对于燃烧室固定安装， 所述第一导光反射镜的镜面与观察窗所在平面呈45 °， 且第一导光反射镜的镜面同时朝向 观察窗和转轴； 所述第二导光反射镜 固定安装在转轴上， 且第 二导光反射镜的镜面与第 一导管反射镜 的镜面位于同一水平 面， 所述第二导光反射镜的镜面朝向第一导光反应镜的镜面且与第一 导光反射镜的镜面平行； 所述相机和镜 头位于第二 导光反射镜 镜面上方， 且镜头对着第二 导光反射镜的镜面； 所述转轴带动旋转盘或旋转臂上的燃烧室、 第一导光反射镜和第二导光反射镜旋转， 燃烧室中的火焰在第一导光反射镜上成像后， 反射至第二导光反射镜上， 相 机和镜头采集 第二导光反射镜上的图像获得旋转过 载下推进剂燃烧火焰图像。 2.如权利要求1所述的旋转过载条件下推进剂燃烧火焰图像采集装置， 其特征在于， 所 述燃烧室内待测推进剂与与第一导光反射镜之 间的距离、 第一导光反射镜与第二导光反射 镜之间的距离、 第二 导光反射镜与镜 头之间的距离之和为1m。 3.如权利要求2所述的旋转过载条件下推进剂燃烧火焰采集装置， 其特征在于， 所述燃 烧室内待测 推进剂与第一导光反射镜之间的距离为165mm， 第一导光反射镜与第二导光反 射镜之间的距离为695mm,第二导光反射镜与镜头之间的距离为160mm， 镜头与相机成像传 感器像面之间的距离为13 5mm， 观察窗直径为85m m。 4.如权利要求1所述的旋转过载条件下推进剂燃烧火焰图像采集装置， 其特征在于， 所 述第一导光反射镜为矩形反射镜， 所述第二 导光反射镜为椭圆形反射镜 。 5.如权利要求1所述的旋转过载条件下推进剂燃烧火焰图像采集装置， 其特征在于， 所 述旋转盘或旋转臂上安装有配重装置(7)， 该配重装置与燃烧室位于同一径向。 6.一种旋转过载条件下推进剂燃烧火焰观察系统， 其特征在于， 包括权利要求1所述的 旋转过载条件下推进剂燃烧火焰采集装置和火焰图像显示分析系统(5)， 所述火焰图像显 示分析系统对 采集的图像进行分析获得推进剂燃烧火焰温度和燃烧速度。 7.如权利要求5所述的旋转过载条件下推进剂燃烧火焰观察系统， 其特征在于， 图像采 集装置采集的图像通过 无线网络传输 至图像分析显示系统。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114965856 A 2一种旋转过载条件下 推进剂燃烧火焰图像采集装 置及观察 系统 技术领域 [0001]本发明涉及 一种旋转过载条件下推进剂燃烧火焰图像采集装置及观察系统， 适用 于推进剂过 载燃烧特性评价及表征技 术领域。 背景技术 [0002]现代战争中武器系统的高精度、 高速度、 高突防能力成为使命 成败的决定性因素。 如高速地空反导导 弹、 空空导 弹、 炮射导 弹等， 在高加速、 强机动飞行或急转弯过程中， 会产 生较大的飞行过载和横向过载(50g～100g)。 过载环境将影响固体火箭发动机装药燃烧和 内流场， 导致推进剂燃速增加， 使燃烧室压强升高、 工作时间缩短， 影响了装药燃烧产物的 流动规律， 进而影响发动机内弹道性能和导弹的外弹道性能； 过载环境恶化了装药包覆层 的烧蚀环境， 严重时导致包覆层防护失效， 发动机烧穿解体。 据文献报道， 国外曾发生过高 过载影响推进剂装药正常工作而导致 弹箭武器装备失效的诸多案例， 在此背 景下开展了大 量的旋转过载下推进剂的配方设计、 静态及过载条件下 的内弹道性能试验、 数值模拟等研 究， 以期深入了解旋转过 载条件下推进剂的燃烧特性 规律和机理。 [0003]旋转过载条件下改性双基推进剂燃烧火焰图像采集， 及图像中火焰结构、 火焰温 度及燃烧速度是燃烧性能的主要表征参数， 可用于评价和表征火箭 发动机旋转过载燃烧特 性， 揭示燃烧机理， 最 终为炮射导 弹用推进剂装药设计提供 理论指导和技术支撑。 目前尚无 可靠方法对旋转过 载条件下改性双基 推进剂燃烧火焰的图像进行采集。 发明内容 [0004]针对现有技术的缺陷或不足， 本发明提供了一种旋转过载条件下推进剂燃烧火焰 采集装置 。 [0005]为此， 本发明提供的火焰采集装置包括旋转过载发生装置， 所述旋转过载燃烧发 生装置包括转轴和安装在转轴上的旋转盘或旋转臂， 还包括燃烧室、 相 机、 镜头、 第一导光 反射镜和第二 导光反射镜； [0006]所述燃烧室安装在旋转盘或旋转臂上， 且燃烧室远离转轴， 所述燃烧室顶部设有 观察窗； [0007]所述第一导光反射镜位于在观察窗上方， 且第一导光反射镜相对于燃烧室固定安 装， 所述第一导光反射镜的镜面与观察窗所在平面呈45 °， 且第一导光反射镜的镜面同时朝 向观察窗和转轴； [0008]所述第二导光反射镜固定安装在转轴上， 且第二导光反射镜的镜面与第一导管反 射镜的镜面位于同一水平面， 所述第二导光反射镜的镜面朝向第一导光反应镜的镜面且与 第一导光反射镜的镜面平行； [0009]所述相机和镜头位于第二导光反射镜镜面上方， 且镜头对着第二导光反射镜的镜 面；说　明　书 1/4 页 3 CN 114965856 A 3