固體推進劑是一種經(jīng)過特殊加工的、本身含有氧化劑和燃燒劑、能夠規(guī)律燃燒產(chǎn)生大量熾熱氣體的固態(tài)含能材料，在航天和軍事領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

此前，某高校計劃開展固態(tài)含能材料研究，并與點石儀器就定制化實驗室設(shè)備達(dá)成了合作。針對合作客戶的特殊需求，點石儀器為其量身打造了一款用于觀察和分析固態(tài)含能材料熱解燃燒反應(yīng)變化和特性的實驗室設(shè)備——熱島。

熱島采用功能模塊化設(shè)計理念，主要由殼體系統(tǒng)、腔體系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及電氣系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)等模塊構(gòu)成。整體小巧精致、高度集成。

（1）殼體系統(tǒng)：主要承擔(dān)結(jié)構(gòu)功能，包含腔體、電氣、數(shù)據(jù)采集、進氣系統(tǒng)。

（2）腔體系統(tǒng)：是物質(zhì)燃燒反應(yīng)的區(qū)域。

（3）數(shù)據(jù)采集及電氣系統(tǒng)：主要采集腔體內(nèi)的壓力和物料燃燒的溫度場；所有數(shù)據(jù)采集和控制，進氣控制、壓力數(shù)據(jù)采集、溫度數(shù)據(jù)采集均通過儀表面板統(tǒng)一控制和顯示。

（4）供氣系統(tǒng)：可實現(xiàn)對實驗過程中的氣氛環(huán)境控制。

【主要功能】

熱島主要功能包括：加熱點火、環(huán)境構(gòu)建、多視角觀察、數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)物分析、多重保護等。

1、加熱點火

點火位置：在物料上方，通過密封電極安裝在物料法蘭上，通過外部控制可使點火絲在物料上方發(fā)熱，使物料從上往下進行燃燒。

點火結(jié)構(gòu)：由點火絲、導(dǎo)電電極和電壓調(diào)壓器構(gòu)成。手動調(diào)節(jié)通電電壓可使電熱絲達(dá)到理想的溫度狀態(tài)。

2、環(huán)境構(gòu)建

氮氣或氬氣分別使用不銹鋼供氣管從氣源處連接輸出，經(jīng)匯總后到達(dá)腔體內(nèi)部。兩路氣管獨立控制，可只使用一路。

3、多視角觀察

正視窗：為觀察視窗，可進行紅外探測、拍攝和觀察實驗過程（搭配高速攝像機和紅外相機）。

側(cè)視窗：為輔助視窗，可根據(jù)實驗需求進行補光和設(shè)備監(jiān)測。

4、數(shù)據(jù)采集

壓力采集：壓力傳感器可實時采集實驗過程中的壓力數(shù)據(jù)。

溫度采集：熱電偶可測量物料燃燒的溫度，通過儀表顯示并記錄實時溫度與時間的對應(yīng)關(guān)系。

同步激發(fā)：點火時同步激發(fā)高速攝像機和紅外相機，使其同時進行圖像/溫度記錄。

5、產(chǎn)物分析

檢氣口可連接外置的氣體前處理模塊，通過前處理模塊處理進行生成氣體的除濕、除塵、去油，通向指定的氣體檢測分析設(shè)備。

6、多重保護

安全門、自動泄壓裝置、燃燒室溫度監(jiān)控、燃燒室隔熱等為實驗人員提供全方位保護。

【技術(shù)參數(shù)】

●腔體容積：1.5L

●最高工作壓力：8MPa

●燃燒室：圓柱式、臥式

●點火方式：電阻絲點火

●點火溫度：≥1500℃

●物料平臺：耐2700℃高溫

●藍(lán)寶石視窗：直徑70mm，耐壓強度10MPa

【設(shè)計亮點】

用材考究

304鋼材：腔體主要材質(zhì)為304鋼材。該材質(zhì)具有良好的耐腐蝕性、耐熱性、低溫強度、機械特性；沖壓彎曲等熱加工性好，無熱處理硬化現(xiàn)象。

藍(lán)寶石玻璃：視鏡采用藍(lán)寶石玻璃材料。藍(lán)寶石材料有耐溫好，導(dǎo)熱好，硬度高，透紅外，化學(xué)穩(wěn)定性好的特性。

氧化鋯：物料平臺由氧化鋯制成，可耐2700℃高溫。

安全性高

兼顧設(shè)備操作壓力的情況下，確保設(shè)備的安全性、密封性和保護性

精度高

采用特殊的轉(zhuǎn)換模塊和程序，實現(xiàn)同步激發(fā)功能和確保延遲時間精度。

設(shè)計人性化

設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計便捷性高，部件更換、安裝、維護、清洗更加方便簡潔。

自動化程度高

設(shè)備自動化程度高，可重復(fù)性、一致性強。

功能強大

設(shè)備功能強大，可進行直接拍攝、紅外檢測、溫度監(jiān)測、壓力監(jiān)測、連接氣體分析儀器等，滿足客戶多方面需求。

操作便捷

設(shè)備操作便捷，獨立開發(fā)程序可控制所有功能。所有操作在同一面板進行，壓力、溫度等數(shù)據(jù)可實時儲存，可輸出對應(yīng)曲線。

北京點石高科自主研制的熱島適用于研究固體含能材料的點火和啟動過程、熱分解和燃燒性能，為合作對象研究固體含能材料燃燒過程中的燃燒波曲線、火焰結(jié)構(gòu)、產(chǎn)物成分等提供了一個安全可靠的實驗平臺，對于提高火箭推進技術(shù)具有重要意義。