某型号大推力火箭发动机试验推力测量不确定度评定

根据某型号大推力火箭发动机试验推力测量系统的工作原理和组成、计量标准量值传递关系和系统低温调试结果,确定推力测量系统的不确定度来源,通过进一步的误差分析并应用误差计算理论对系统不确定度进行评定,得出该系统测量不确定度作为推力测量准确性依据。     

泵前管道波纹管对推力测量的影响分析

液体火箭发动机试验推力测量的准确性对评价发动机性能意义重大。为减小1 200 k N液氧/煤油发动机地面试验时由于试验系统的原因对发动机推力测量准确性带来的影响和提高推力测量精度,针对1 200 k N液氧/煤油发动机试验台的推力测量系统,通过理论分析和试验验证的方法分析了泵前管道推力分离面上的2台波纹管的受力状态及波纹管在低温状态和受压状态下对推力测量的影响,获得了波纹管的竖向推力损失、低温与常温推力原位校准斜率修正系数、负推力修正系数等重要数据,并提出了波纹管安装固定要求,为修正1 200 k N液氧/煤油发动机推力测量数据、提高发动机推力测量准确性提供依据。     

机电一体化推力测量系统的研制及应用

依据某型号发动机地面试验推力测量要求,从推力测量原理、测量不确定度分析、推力校准、数据采集、数据处理等多方面开展研究,成功地研制设计了机电一体化的推力测量系统。该系统在试车台上进行了实际试车。试验结果表明,该系统稳定、可靠,满足0．5％推力测量精度要求。     

微型固体火箭发动机推力测量

通过对推力剂测量系统的分析，并根据微型固体火箭发动机的特点，采用减轻试验系统活动部份的质量，并对传感器施加预紧力，增强试验系统的刚性等技术措施，在微型固体火箭发动机的推力测量中有效地抑制了二阶振荡，文中还对传感器加预紧力的几个问题作了介绍。     

卡尔曼平滑在动态推力测量中的应用

本文首次将卡尔曼平滑应用于固体火箭发动机地面热试车时的动态推力测量,提供了一个便于工程应用且有较高精度的动态推力测量新的数据处理方法。首先,根据固体火箭发动机理论推导出了推力的动态模型;研究了噪声方差和初始条件的确定方法及估计的稳定性、敛散性。继而进行了数字仿真试验,并对实际发动机推力采样数据进行了处理。分析与处理结果表明:卡尔曼平滑应用于动态推力测量是行之有效的。     

动态推力频域恢复技术

介绍了固体火箭发动机静止试验动态推力的测量方法。首先对试验台架和发动机进行动态校准得到系统的响应函数，然后利用频率响应函数对试验过程中测到的输出力函数进行恢复，以获得真实的输入力函数。实践证明，频域恢复技术是有效的途径之一。     

固体火箭发动机五分力测量原理及静态误差分析

针对某些实际工程中固体火箭发动机绕轴线的旋转力矩M_Z相对很小或者不是测量关注重点的推力矢量测量问题,为避免测量中较为复杂的解耦过程,更简单地实现对推力矢量在各坐标轴上的分力P_X、P_Y、P_Z和对坐标轴的转矩M_X、M_Y的准确测量,在分析了六分力测量模型耦合误差的基础上,忽略发动机绕轴线的旋转力矩,提出了一种动架约束之间只存在线性耦合的五分力试验台模型,并对其进行了误差分析,证实了五分力模型能够实现对推力矢量在各坐标轴上的分力P_X、P_Y、P_Z和对坐标轴的转矩M_X、M_Y的准确测量,并进一步得到了五分力模型的静态误差主要来源于发动机安装误差和标定误差,安装误差中横偏是主要因素的结论。所得结论可为固体火箭发动机五分力试验台研制提供理论基础。     

液体火箭发动机试验推力测量传感器并联影响研究

介绍了推力测量传感器并联工作原理,进一步确定并联作为液体火箭发动机试验推力测量中多只传感器的电路连接方法。通过对多只传感器并联的选配与分析,在保证灵敏度与输出阻抗比值一定的情况下,该方法可以提高推力测量精度,同时输出力值不受偏心载荷影响。     

发动机试验液氢流量测量不确定度评定

针对某型号液体火箭发动机试验,介绍了液氢低温流量测量系统组成及原理。根据液氢质量流量测量数学模型,分析影响液氢流量测量不确定度的主要压力对贮箱容积的影响因素,依据不确定度评定相关标准和方法,对各种影响因素进行分析,最终得出液氢质量流量扩展不确定度为±0.88%,满足发动机设计部门对液氢低温质量流量测量不确定度±1%的要求。     

液氧/煤油涡轮泵联试自带传感器校准技术

液体火箭发动机地面试验中参数测量不确定度是非常关键和重要的,而提高参数测量准确的重要环节是实现测量系统现场校准。本文介绍液氧煤油涡轮泵联试中,产品自带传感器现场校准技术。着重阐述原理和方法。该方法具有校准简便、准确度高,不用拆卸传感器、提高测量不确定度等特点。     

固体火箭发动机燃气二次喷射推力矢量控制试验研究

介绍了固体火箭发动机卧式六分力试车台系统及其测量原理,设计了燃气二次喷射固体发动机试验系统,完成了燃气二次喷射发动机原理性试验。试验结果表明,二次喷射具有放大作用,燃气二次喷射能产生较大的侧向控制力。试验得到的推力矢量控制偏角为7°,二次喷射燃气侧向比冲为2 366.4 N.s/kg,其效率远高于液体二次喷射。     

激振器在卫星轨控发动机推力矢量转台中的应用

490N发动机是目前国内应用最广的卫星轨控发动机,其推力矢量的偏斜角、偏移量等参数对卫星轨道控制影响很大。转台是其推力矢量测量的常用方式。在转台中,主轴作为动架,动架与静架之间通过轴承连接定位,动架可沿轴向滑动。为了减小摩擦力对轴向推力标定的影响,尝试在转台上设置了激振器。通过使用激振器前后各3次试验的数据分析,发现使用激振器后主推力和比冲的标准差有所下降,表明通过激振器振动推力矢量转台是提高主推力和比冲测量精度一个值得研究的方向。但是,目前所掌握的试验数据还不够充分,需要进一步的试验来证明,而且激振器不同输出能力及频率振动对测量结果的影响也有待于深入研究。     

涡轮泵水力试验系统扭矩现场校准技术研究

为有效解决液体火箭发动机涡轮泵水力试验系统扭矩现场校准的难题,提出了一种基于力偶矩加载原理的扭矩现场校准技术。简要地介绍了该套装置的结构组成和技术难点,并对不确定度进行了分析。     

2MN推力测量自动校准系统设计

2MN推力测量自动校准系统,通过液压源产生稳定标准力,由伺服控制器对标准力传感器输出力值进行精确测量,使标准力传感器输出值与标准值相等,实现力值的高精度控制。校准过程中前后端计算机通过串行连接,根据推力校准过程特点设定握手协议,对交互信号进行判断后由校准程序自动确定校验过程状态并进行相关处理,实现了校准过程的自动化,确保了校准数据完整性、准确性。     

液体火箭发动机试验负推力修正

推力大小是表征火箭发动机性能的关键指标.液体火箭发动机地面试验中,推力参数的测量准确性关系到比冲的准确计算和对发动机性能的正确评价.发动机试验中影响推力准确测量的因素很多,其中负推力是一项重要因素.主要介绍液体火箭发动机试验中,推力测量系统的组成与测量技术,重点讨论产生负推力的因素和负推力修正技术.     

固体火箭发动机地面试验中测量误差分析

介绍了固体火箭发动机试验中测量误差分析的一般过程，讨论了标准量标准量传递和测试系统静态校准过程中的误差及其计算方法，以及直接测量参数和间接测量参数不确定度的计算方法。     

RBCC发动机火箭及火箭冲压模态热力循环分析

为了研究RBCC发动机火箭模态及火箭冲压模态的工作特性,基于发动机地面自由射流试验结果,利用一维气动理论构建了发动机火箭及火箭冲压模态的性能分析模型,对发动机6 Ma来流条件的试验数据进行了处理,获得了发动机轴向的沿程气流参数,分析了发动机的热力循环、工作效率、有效能分布以及部件和排气中的有效能分配比例。结果表明：一维计算得到的推力与试验结果误差在5%以内;火箭冲压模态下火箭燃气的引入可以有效提升发动机的热循环效率(约提升20%),火箭燃气的引入对有效能产生率和有效能的分配比例影响不大,火箭冲压和冲压模态的有效能产生率分别为0.45和0.48;火箭模态推力增益产生的主要原因是火箭燃气的能量添加至冲压流道中,形成了有效的热力循环,产生了机械能增量,最终表现出推力增益,约为29%。     

喉栓式变推力固体火箭发动机内弹道调节特性

发展了一套电动伺服驱动的喉栓式变推力固体火箭发动机试验系统,研制了喉栓式变推力固体火箭发动机,进行了喉栓式变推力固体火箭发动机内弹道调节特性试验.试验研究表明,耐烧蚀喉栓的轴向运动可实时调节发动机内弹道特性,目前已实现压强的四级调节;发动机内弹道变化相对喉栓运动有一定延迟,但其延迟可为工程所接受.     

大型固体推进剂火箭发动机在三轴稳定爬高时产生的非轴向推力特征

固体火箭发动机在三轴稳定姿态控制时所产生的非轴向推力已根据 BurnerⅡ、BurnerⅡA 和 Block 5D—1共23发运载火箭顶级的爬高经验数据确定。从25发代表4种不同设计的发动机(三种球形发动机,一种加长的球形发动机)的三轴稳定点火试验中获得了基本数据。附录以表格形式给出了随固体火箭发动机工作时间变化的合成侧向力、横向侧向力的大小、方向、总冲以及滚动力矩的大小、方向和总冲。正文中绘出了各组数据均值和3σ偏差的曲线图。对现有的可用的地面试验的侧向力、滚动力矩大小和总冲等数据进行了鉴定,并与上述的经验数据进行了比较。在全部球形发动机范围内,选用了阿诺德工程发展中心(AEDC)的地面试验数据,其侧向力、滚动力矩和总冲均小于上面所估计的经验数据。在加长的球形发动机范围内,选定的 AEDC 地面试验数据表明,鉴于试验和经验两组数据均只有极小批量,所选定的 AEDC 的侧向力、滚动力矩和总冲的实验数据与发动机的经验数据非常吻合。     

发动机起动加速性计算参数响应特性

液体火箭发动机起动加速性的数值大小反映发动机起动过程的快慢程度。发动机地面试验后计算的起动加速性结果是否准确反映发动机的固有起动特性,需结合试验系统结构组成、计算起动加速性的测量参数测量原理及阶跃响应特性等因素进行综合分析。研究用不同参数计算的起动加速性数值不同的主要原因,确定可靠的计算方法。通过分析某大型液体火箭发动机地面试验系统的推力架结构形式及传感器安装方式等机械结构因素对起动特性影响,并研究推力、转速、压力测量参数配置的信号调理器滤波特性对阶跃信号的延迟作用,分析测量系统对起动特性的影响。分析结果表明,试验系统结构因素和测量参数滤波因素是导致不同测量参数计算的发动机起动加速性不同的主要原因。对于大型液体发动机试验系统试验后,进行发动机起动加速性计算时,要综合分析试验系统结构形式、测量系统滤波特性等因素后,才能确保计算的结果准确、可信。