实验室规模火箭推进剂缓燃试验：缓慢加热推进剂燃烧速率分析（CRASH-P）试验

CRASH-P 测试可用于在远小于当前测试方法的尺度上，定量评估火箭推进剂在缓慢加热条件下的反应剧烈程度。与现有的全尺寸测试相比，该测试是一种成本更低、速度更快的火箭推进剂缓慢加热剧烈性筛选方法。在火箭推进剂研发的早期阶段，开展全尺寸的缓慢加热测试十分困难。

CRASH-P 测试可在配方工艺的早期提供大量此类关键信息。该测试快速且成本低廉，使得人们能够比以往更深入地探究慢速加热过程中火箭推进剂成分的化学动力学所涉及的诸多基础问题。CRASH-P 测试需要具备热流体仪器仪表方面的经验，以及搭建用于温度和压力测量的高速数据采集系统的能力。

该方法的可视化演示可能非常有帮助，因为仅依靠书面说明来安装诊断设备和定位样品可能会比较困难。本次操作演示由本实验室的研究工程师 Scott Sumner 与 Christopher Gray 共同完成。将样品安装至推进剂样品中时，需将样品架盖固定到 CRASH-P 样品架上以密封样品，然后将密封后的样品固定到连接在 CRASH-P 测试装置腔室盖上的钢制托板上，以确保样品位于腔室中央。

将电引线穿过装置中的一个热电偶放入推进剂样品 holder 内，以捕捉任何放热反应。将另一个热电偶放置在朝上的钢制平板上，用于记录 CRASH-P 腔室内的空气温度。在热电偶进入推进剂样品 holder 的位置涂抹少量 RTV，以密封孔口。

固定样品后，将腔室盖滑入腔室主体中。使用圆柱形杆将固定头完全旋入腔室并拧紧，并使用每英寸九齿螺纹的内六角螺钉将直径为7/8英寸的螺钉安装到腔室盖上。拧紧螺栓以确保腔室均匀固定，并使用扭矩扳手确保密封均匀一致。

安装腔室固定夹，并使用定位销固定夹具。安装腔室端板时，需用螺栓将端板固定在测试台上，以防止CRASH-P测试在点火事件期间发生轴向移动。然后，在将电加热带插入连接至温度控制器的电源插座之前，先将动态压力传感器的同轴电缆插入动态压力传感器。

打开温控面板和温度控制器。循环浏览菜单，确保所有设置均为默认状态。确保进、出线已插入动态压力信号调节器，并打开调节器。

根据需要为16个时间段设置温度控制器上的温度值，使用前三个时间段设置在50摄氏度下的升温和保温阶段，持续两小时。输入剩余的时间段，以提供测试所需的数据点，获得一个在测试过程中斜率不变的线性加热曲线，并将最终温度设为350摄氏度。打开控制台上的加热器电源，并开启温度控制器，以远程运行测试。

在温度控制器的控制页面上，打开 RSEN。然后按下辅助按钮，将测试条件从待机状态更改为运行状态，以开始加热腔室。进行数据采集时，在数据采集系统软件中设置一个测试数据采集区域，以允许主控板测量动态压力，再设置另一个区域，以允许热电偶放大器测量温度。

将系统设置为触发式工作模式，当达到阈值电压后，压力采样率从每秒1个样本切换至每秒50,000个样本。由于数据采集不会自动停止，需定期检查实验是否存在温度放热或触发的压力响应。一旦观察到其中任一响应，应手动停止记录，并关闭加热器、视频系统及温度控制器的电源。

实验结束后，将温度和压力数据手动导出为独立的制表符分隔的文本文件，保存至适当的计算机中以进行后续分析。在排气前，让测试室冷却至少12小时。小心拆卸反应室，以释放放热反应产生的任何产物气体。

在清洁腔室之前，先捕获样品架上任何样品容器的碎片。此处可观察到由数据采集系统获取的腔室内空气温度和推进剂内部温度的变化曲线。测量到了点火前的微弱放热反应以及主要的放热反应。反应过程中的动态压力读数通常由前部、中部和后部的动态压力传感器记录。

与大多数实验室爆燃实验一样，反应结束后可对样品容器的状态进行损伤评估。通常会观察到不同推进剂样品反应剧烈程度存在较明显的实测差异，从而能够对不同反应的剧烈程度进行量化和比较。一般来说，压力上升速度较快的反应在压力数据中表现出更大的离散性或噪声，这与反应越剧烈导致燃烧室振荡加剧的现象一致。

务必每次都将热电偶放置在相同位置，以获得平稳且一致的加热曲线。同时，务必清洁压力传感器表面，以降低反应剧烈程度测量中的噪声。分析结束后，检查推进剂残留物和样品容器中的最终化学产物，并评估样品容器在缓燃试验反应中所受到的损伤程度。

最后需要注意的是，某些火箭推进剂成分在密闭条件下加热时，其反应行为可能与预期大不相同。感谢观看。