航天器力学试验回顾、启发与展望

中国航天器的研制与火箭的发展密切相关,航天器力学试验也是借鉴了火箭研制中力学试验的经验。振动试验至今仍沿用了x、y、z 3个方向分别进行振动试验的方法;1997年ESTEC建立了HYDRA 6自由度振动试验系统,开始了以x向为主的6自由度振动试验的新方法,这对我国航天器振动试验技术是一个重要的启迪。     

固体火箭发动机静止试验振动特性分析

以动力学、声学和信号系统分析等基础理论为依据,通过大量的实测数据,揭示了固体火箭发动机静止试验的全过程中在地面和高空模拟两种试验状态下,发动机壳体振动特性与发动机工作时产生的喷气噪声两者之间的内在关系。     

载人运载火箭全箭模态试验

介绍载人运载火箭全箭模态试验技术，给出了火箭全部可靠性模态数据，及飞船内关键设备的振动数据。通过对数据分析，认为：船箭耦合远比星箭耦合复杂；代替低空逃逸发动机的配重对火箭的频率特性影响不大；试验取得的全部模态数据可靠，为稳定系统设计、船箭耦合动态分析及火箭飞行过程中宇航员的振动环境提供了实验依据。     

液体火箭发动机振动故障特征信号提取方法

液体火箭发动机试验是一项高成本、高风险的工程,由于设计缺陷、零件加工误差、工作过程及机械连接结构的影响,导致试验过程发动机大振动现象的发生。基于发动机振动信号分析的状态监测与故障诊断方法是提高发动机可靠性和降低试验成本的重要手段。在给出液体火箭发动机振动故障诊断数学模型的基础上,详细介绍了发动机试验过程中7种特征信号提取方法,即:振幅特征提取、功率谱特征提取、频谱分析(谐频识别和边频识别)、突频特征提取、状态特征提取、小波特征提取和高阶谱特征提取,并结合发动机实际故障诊断方案,给出了发动机特征信号提取算法应用实例,通过发动机热试车验证了液体火箭发动机振动故障诊断的特征信号提取方法的正确性。     

航天器振动试验中的动力吸振现象

振动环境试验是考验航天器中各分机力学品质的重要试验,分机适应力学环境的能力在设计阶段必须充分考虑。目前分机的力学环境条件往往是在考虑了一定的安全系数后,以分机安装处界面的加速度包络曲线给出的。然而一般来说,分机振动试验过程中的边界条件与分机实际工作状态的边界条件是不同的。具体地说就是在振动试验过程中分机通过试验转接托架与振动台面相连,实际工作状态是分机安装在安装件(卫星各舱板)上。由于试验转接托架与安装件的动力学特性不一样,根据多自由度弹簧质量阻尼系统的动力吸振原理,可以推出试验状态分机在固有频率处存在过试验现象。为了减少过试验对分机带来的危害,新的试验方法研究(加速度响应限幅控制、阻抗特性模拟法、限力技术等)已成为国内外航天工作者研究的热点。文章详细阐述了振动试验中动力吸振的机理及过试验产生的缘由。     

液体火箭发动机三轴向虚拟振动试验技术研究

振动试验是液体火箭发动机结构可靠性评估和力学环境适应性验证的重要内容。相比单轴振动试验,三轴向振动试验能够更加真实地模拟产品的实际受力状态。开展三轴向虚拟振动试验研究,对于预示发动机动态响应,指导结构设计优化,以及研究修改单轴向振动试验输入谱以适用于三轴向振动试验都具有重要的研究价值。针对液体火箭发动机的振动问题,利用三轴向振动台的控制方法和有限元仿真技术,逆向构建了某三轴向振动台的虚拟振动试验系统。基于Patran有限元平台将某型号产品和振动台模型进行联合仿真动力学建模,以发动机正弦振动和随机振动试验条件作为动力学响应分析的载荷边界,利用Nastran进行三轴向振动问题求解。通过与实际的振动试验结果的对比和修正,获得精确的三轴向振动台和产品仿真模型、精确控制方法等,为液体火箭发动机结构振动响应预示、薄弱环节识别提供虚拟试验技术手段。     

惯组飞行角振动环境测量与环境条件设计

在多维振动环境下的惯组动态导航精度试验是考核惯组在接近真实飞行环境下精度指标能否满足要求的重要试验,如何合理制定多维振动环境条件一直是型号面临的难题。本文提出了一种火箭飞行中惯组角振动环境的测量方案,通过多个振动传感器的合理布置方式,并进行数据分析处理,实现了利用普通振动传感器测量飞行过程的角振动环境。应用此技术,在某型号飞行试验中首次成功获取惯组在主动段和再入段飞行的角振动环境,制定出了接近真实飞行状态的多维振动环境试验条件,避免了以往仅凭经验制定试验条件带来的风险。     

某发动机涡轮泵转子高温超速/疲劳试验研究

涡轮转子是输送液氢/液氧推进剂的关键组件,其运行状态的好坏将直接影响发动机的性能和可靠性。超速/疲劳试验是转子质量控制、极限强度考核的一种试验方法。针对某发动机涡轮转子开展了高温超速/疲劳试验研究,首先研究了试验用转接器的设计方法,然后基于有限元方法建立了某液体火箭发动机涡轮泵转子高温超速试验的有限元模型,研究了温度对涡轮泵转子振型及临界转速等动特性的影响,分析了转子启动升速过程中常温和高温的振动幅值与支撑应力变化规律。在理论研究基础上开展了转子高温超速/疲劳试验研究,分析了高温状态下涡轮泵转子系统启动升速过程振动幅值的变化规律,研究了温度对涡轮泵转子超速动特性的影响规律。     

某火箭发动机系统振动特性测试和仿真分析

从计算和试验两方面分别研究了某火箭一级发动机的振动特性。侧重介绍了模态试验和商业有限元软件在发动机振动特性快速分析中的具体应用,以及发动机三维有限元模型如何应用于全箭有限元梁模型。计算结果和试验结果吻合较好。     

国外液体火箭发动机试验设施述评

对美国、俄罗斯、日本等国家及欧空局的液体火箭发动机试验设施、大推力发动机试验能力、高空模拟试验能力、试验设施测控能力、发动机边界条件与可靠性试验、吸气式动力装置试验、新型动力装置试验进行了较详细介绍。分析了国外液体火箭发动机试验设施、试验能力、试验技术和发展趋势,指出了我国液体动方试验设施、试验技术水平与国外存在的差距,对我国航天液体动力试验设施建设和技术发展方向,特别是重型运载火箭发动机和新型动力装置试验设施建设提供参考和借鉴。     

专家详解火箭0.997安全性指标——改进型长二F火箭总设计师荆木春解读火箭安全性

提到中国的"神箭"——长征二号F火箭,很多人都会关心它的两个专属指标:0.97和0.997。这两个数字分别指火箭的可靠性和安全性。因为载人,长二F的可靠性和安全性指标在我国所有在役火箭型号中是最高的。它的成败直接关系到航天员的生命安全。如今,在3名航天员搭乘神舟九号飞船随改进型长二     

织女星火箭进行发动机点火试验

近日,Zefiro 9-A(Z9-A)发动机在位于意大利撒丁岛的试验场成功进行了首次点火试验,这是织女星火箭飞行鉴定试验前的最后第二次发动机点火试验。此次试验检验了弹道性能(压力及推力曲线)、内部热防护效率、推力矢量控制性能,以及传导热与动力环境发动机性能。Z9-A固体火箭发动机是织女星火箭的第三级发动机。发动机点火燃烧了120 s。结果验证了这种改进型发动机预期性能的提升,以及发动机喷嘴坚固性的改进。这种使用新喷嘴设计和优化推进剂加注方式的改进型发动机,完全符合织女星火箭第三级发动机的飞行特性,但为使发动机适应水平状态,使用了截平喷嘴。预计2009年2月,Z9-A发动机将进行第二次飞行鉴定试验,而火箭飞行鉴定试验计划将于2009年末进行。织女星火箭是一枚三级固体推进火箭,有一液体推进剂上面级,起飞质量137 t,能将1 500 kg有效载荷送入高度700 km的极轨,可用于发射各种科学和地球观测任务航天器。织女星小型火箭为4级火箭。其中有三级使用固体推进剂,一级使用液体推进剂。使用固体推进剂的分别为P80一级、Zefiro-23二级和Zefiro-9三级;使用液体推进剂的一级为AVUM。Z9-A发动机整体高...     

来自西昌卫星发射中心的传奇故事

抢建2号工位 上世纪八十年代末两颗＂澳星＂发射的合同是在大推力捆绑式火箭和发射工位均处于图纸设计阶段签订的。按照美国休斯公司要求,我国必须在16个月内建成一座现代化发射塔，并成功进行一次大推力火箭飞行试验。     

火箭仪器舱仪器安装板的振动控制试验研究

本文在对长Ⅲ甲运载火箭仪器舱进行了试验模态分析的基础上，对长Ⅲ甲运载火箭仪器舱进行了可控约束阻尼层主被动一体化振动控制试验研究，研究结果表明，可控约束阻尼层结构对火箭仪器舱这一大型复杂结构进行振动控制是非常有效的。     

厌氧胶在液体火箭发动机上的应用研究

简要叙述了厌氧胶在航空和汽车制造业方面的使用,指出了厌氧胶具有的优越防松性能,可以成为取代目前仍在使用的传统的保险丝锁紧方式的途径之一,并重点介绍了厌氧胶在液体火箭发动机上的应用试验研究的内容和方法,给出了试验结论,最后提出了厌氧胶在今后液体火箭发动机应用上应重点解决的几个问题。     

浅析振动试验中结构非线性引发的现象

火箭、卫星、导弹等航天产品普遍存在着结构非线性。在这些产品的振动试验中常常出现固有频率漂移、谐波响应等现象,并且会带来部件间固有频率耦合、碰撞振动、振动试验控制超差等问题。本文章从结构非线性入手定性的地分析了引发这些现象的原因,并介绍一些解决措施,为振动试验中类似问题的分析和解决提供参考。     

火箭发动机空间环境模拟试验及发展途径

文章阐述了火箭发动机空间环境模拟试验技术在航天领域的作用,介绍了各类模拟试验对低温真空技术的需求,提出了我国火箭发动机空间环境模拟试验的发展途径及其高空模拟试验技术的研究方向.     

俄罗斯的火箭发动机试验技术能力

目前俄罗斯从事火箭发动机试验技术的企业主要有化工机械科研生产联合体、国家火箭中心试验基地和科尔德什中心三家。这三家企业在俄联邦航天局的统一领导下发挥各自的优势,保持了俄罗斯航天地面试验技术的领先地位。     

应用质量工具开展大长径比固体火箭发动机轴向振动试验方法研究

根据大长径比固体火箭发动机轴向振动试验任务需求,将质量管理的理念融入到大长径比固体火箭发动机轴向振动试验方法创新研究当中,通过应用亲和图、箭条矢线图、PDPC法等质量工具,结合方案分析论证、仿真分析、试验验证等手段,准确完成大长径比固体火箭发动机轴向振动试验,实现了预期的目标。     

振动试验夹具边界效应的动力学分析

振动试验夹具的边界效应是影响振动试验模拟精度的主要因素之一。忽略试验件与试验夹具之间的动力学作用,应用振动台的基础激励来模拟实际的振动环境,其结果的有效性依赖于工作状态的振动边界和试验状态的振动边界在多大程度上满足无限大阻抗输入模型假设。文章提出了一种分析夹具边界效应的有效方法,该方法来源于结构动力学分析的子结构方法,将包含夹具在内的试验系统的动力学特性表述为子结构动力学特征参数描述的标准特征值问题,通过特征频率与振型的比较,评价夹具的边界效应。数值模拟展示了分析过程,并验证了该方法的实用性。