可延伸喷管出口锥的缩比级间分离加载试验

级间分离试验的目的是改善关于在收叠位置的可延伸喷管出口锥(以下简称“ENEC”)在级分离期间的受载情况予测。缩比的固体火箭试验发动机系统带有收叠的 ENEC 和模拟级间分离的试验设备。海平面实验数据由发动机的短时间静态点火中获得。试验测到的点火瞬变状态和初始条件被输入到计算机编码,以模拟级间分离影响,用于与试验数据进行比较。结果表明,级间段平均压力、发动机推力,以及两级的相对轴向位移相当接近。测量的级间压力峰值高于计算值10%,作用在 ENEC 内外表面上的最大平均压力差是5磅/英寸~2。在缩比的级间分离环境中,通过 ENEC 载荷和级间压力的明显波动,指出了与气体流动现象有关 ENCE重要的动态加载条件。     

模拟平流层环境的加载试验风洞测试与控制系统设计

根据模拟平流层环境加载试验风洞的设计要求,对其测试与控制系统进行了设计。通过搭建风洞控制子系统、数据采集子系统和安全与报警子系统,实现了对试验风洞中的设备开关、压力、温度和风速等的精确控制,同时具有系统运行各项参数的实时采集和记录、故障处理以及自动报警等功能。测试结果表明,系统的各项参数控制精度高,压力偏差小于0.2 kPa、温度波动小于1.5 ℃,模拟平流层环境加载试验风洞运行稳定、安全可靠。     

气路膜片设计研究

基于ANSYS软件平台,对气路膜片进行了数值仿真,研究了气路膜片等效应力与位移之间的关系,得出了气路膜片材料、几何结构以及结构尺寸设计准则,采用该设计准则设计的气路膜片通过了火工品专用试验台考核。试验结果还表明,气路膜片破裂压力范围为9±0.5 MPa,试验系统氮气加载速率≥100 MPa/s,气路膜片满足设计要求。气路膜片已应用于火工品试验台气体快速加载装置,以模拟药柱燃烧时产生的高温、高压气体快速充填试验系统。     

用于航天器微振动分析的扰源解耦加载方法

微振动源与航天器主结构之间存在耦合作用,其建模与加载方法直接影响系统级微振动分析结果。文章通过理论推导和证明,提出了一种新的微振动源精确解耦加载方法,使扰源的加载处理不受微振动源与航天器主结构耦合作用的影响,实现了扰动外载荷与航天器结构的解耦,所获取的微振动响应与系统级耦合分析结果完全相同。理论研究和数值算例表明:此方法避免了微振动源与航天器主结构的耦合分析,结果准确可靠,适用于动量轮、控制力矩陀螺等常见的扰源加载,且易于工程实施。     

俄罗斯大吨位油缸技术

介绍了俄罗斯中央机械研究院静强度试验用两种大吨位试验用油缸，对其启动压力、油缸内泄漏、油缸加载试验有关技术进行了说明，从其性能来看，可用于自动加载控制系统。     

上面级发动机小功率冲击式涡轮性能试验研究

设计了一种适用于小功率冲击式涡轮性能试验方案,该方案由燃气路和水路组成,通过酒精发生器获取高温高压空气驱动涡轮转动,泵为水介质增压作为负载进行涡轮性能试验,保证了试验涡轮状态与真实产品状态的一致性.以涡轮相似换算准则为基础在试验系统能力允许的范围内设计试验工况.本涡轮性能试验方案利用泵水力性能核算涡轮输出功,根据实测的涡轮压力、温度等参数,最终获得涡轮效率随涡轮速比变化的性能曲线.通过设计考台试验件及考验方法,确保试验系统参数测量的稳定可靠.经某上面级发动机涡轮泵作为试验对象验证,采用该试验方案可以获取涡轮效率.同时3件试验涡轮转子的性能试验结果对比表明该上面级发动机涡轮转子性能一致.     

动力系统试验吹除系统调试问题分析

新一代运载火箭动力系统试验台首次承担某型号动力系统试验任务,在发动机燃料头腔（燃气腔）吹除调试过程中发现吹除压力偏低,难以满足试验要求.介绍了吹除系统组成及利用孔板模拟发动机吹除路背压的调试方案,分析了引起吹除路压力偏低可能原因是孔板模拟的额定吹除流量或供气管路的阻力系数偏大.因此,通过模拟孔板流量系数标定和管路流阻特性计算,最终确定供气管路阻力系数偏大是引起吹除压力值偏低的主要影响因素,并通过制定加大供气管路内径、减少系统阀门数量等针对性改进措施,优化了地面配气工艺系统.经试验验证：吹除压力偏低的原因分析是正确性的,采取改进措施后供气管路的流阻损失降低了47％.同时确定了试前气源的容积及充气压力,保证了试验的顺利进行.     

对日定向半物理试验台的加载有效性验证

提出了一种基于扭振系统的半物理试验系统加载有效性验证方案,对扭振系统进行了设计,建立了扭振系统的动力学模型,通过仿真分析验证了方案的合理性,并最终通过实物验证来对比动力学模型产生的加载力矩曲线与实物产生的力矩曲线的一致性,实现了对空间站对日定向半物理试验系统加载有效性的考核。实验结果表明,半物理试验系统具有较高的加载精度,满足测试要求。通过特性清晰已知等效模型的考核,对提高试验系统的直观性及可信度具有重要意义,此方法对其它半物理试验设备的性能测试具有一定的借鉴意义。     

基于某型号飞控半实物仿真试验变加载模拟技术的研究

变加载模拟系统是航天型号半实物仿真环节中非常重要的一环,本文通过变加载试验,探讨了在使用弹上实物运行真实弹道的情况下,变负载模拟器代替不同梯度传统钢板加载的可行性。实现了传统钢板加载不能实现的反向加载和实时可变加载,证明了实时可变加载对于控制系统的可行性。分析了加载系统在不同加载情况下对舵机系统线位移和舵轴外端角位移的影响,为今后舵机系统舵轴外舵面位移控制的进一步研究提供了一种试验手段,具有较大的参考价值。     

航天器壳体压力自动加载系统的研究

航天器壳体的压力加载实验对于航天器的安全飞行具有十分重要的意义。研究并建立了航天器壳体水压自动加载系统的数学模型,针对该系统的高度非线性以及高低压特性显著不同的特点,利用误差及误差导数构造了一种变比例因子的模糊PD控制器。采用一种新型的遗传算法对控制器系统参数进行寻优。针对模糊控制器控制规则表与量化比例因子的不同特点,分别采用两种不同的编码方法,进而采用两种不同的遗传操作算子与遗传操作概率。通过MATLAB与C 语言接口编程实现对系统的仿真设计。实验表明该方法取得了良好的压力加载效果。     

高室压脉冲液体火箭发动机特性试验

为了研究高室压脉冲液体火箭发动机工作原理,增压规律以及脉冲特性,通过一系列冷热流试验对试验发动机进行了研究。冷流试验中使用水和氮气作为工质,试验发动机实现自主脉冲工作,验证了差动式可移动活塞应用在推力室中具有增压效果。热流试验中使用气氧/酒精为推进剂,使用传统挤压式推进剂供给系统。在可移动喷注器行程0.8mm条件下,获得9次连续脉冲,燃烧室峰值压强5.511MPa,高于推进剂供给压强（氧气路3.761MPa,酒精路4.424MPa）,表明在相同的推进剂供给压强下,高室压脉冲液体火箭发动机能提高燃烧室压强。     

推力室逆置点火瞬时真空舱流场数值与试验研究

针对高空模拟舱内逆向布置的推力室点火瞬时过程中舱内压力的变化规律进行了理论和数值仿真分析,推力室高速气流的动能是推力室短程点火过程中舱内压力大幅上升的主要原因.为保证推力室点火时舱内的真空度,需要在推力室出口配置导流装置将燃气导出真空舱.对单台和4台并联推力室进行点火试验,试验表明：采用燃气导流能够较好保持舱内真空度,是整机多推力室高空模拟试验的新思路.     

反压环境舱的设计及在雾化实验中的应用

介绍了反压环境舱的设计思路、结构特点及其在喷嘴特性研究过程中的应用.环境舱包括:舱盖提升机构、舱体移动机构、喷嘴调节装置、气幕隔离装置、视镜和散光装置.所设计的环境舱视镜通光直径为110mm,环境压力高达6.0MPa.实验结果表明,反压环境舱能配合高速动态分析系统完成高压环境下流量和雾化性能实验.     

低气压温控设备的舱内环境温度影响因素分析

低气压温控设备用于模拟临近空间低气压和高低温环境,低气压环境的温度场控制是低气压温控设备的关键指标,也是设计难点。文章首先通过Fluent软件对无风扇扰动的低气压舱中的环境温度进行数值仿真,研究热沉开孔对舱内环境温度的影响;在低气压舱模型中增加风扇模型,分析强制换热对低气压舱内环境温度的影响。通过在低气压温控设备中进行的无强制对流的温度控制试验,研究此时空间温度的降温速率、试验舱压力和舱内试件工装对舱内环境温度的影响。数值计算和试验研究结果表明,热沉开孔、扰动风扇、试验舱压力和试件工装均对低气压舱内环境温度有影响,在低气压温控设备的研制中,需综合考虑上述因素。     

Design and experimental studies on ceramic port cover for dual pulse motor

Material and definition of dome-shaped ceramic port cover contour is presented. Two types of ceramic port covers with equal thickness and variable thickness structures are proposed. A group of cold-flow tests was carried out on a reusable dual pulse motor in which the performances of different port covers including sealing, first-pulse pressure bearing and second-pulse broken pressure were experimentally studied. A solid dual pulse motor for hot-firing test was designed, manufactured and statically tested. The feasibility of proposed bulkhead with ceramic port cover employed on actual solid dual pulse motor was proved. It is found that dome-shaped port cover made from machinable glass ceramic withstands a high pressure on its convex side, but is prone to fragmentation while imposing a reasonably low pressure on its concave side. The peripherally thickened port cover that is more robust in machining and assembly process is recommended. Grooves milled on the port cover induce fragmentation and are helpful to produce regular broken aperture shape. The bulkhead assembly consists of retaining ring, port cover and supporting ring can well fulfill the requirements of port cover in fixing, preloading and sealing. The broken fragments are less likely to damage the insulation structures of the combustion chamber and the nozzle unit which had been validated in the test.     

液氧煤油补燃发动机喷注器高频燃烧不稳定性的试验研究

针对液氧煤油高压补燃循环发动机高频燃烧不稳定性这一突出问题,建立了喷注单元的低压高频燃烧不稳定性模拟试验系统,使用气气推进剂。利用相似准则设计了缩比燃烧室,研究了全尺寸气液同轴式喷注器的结构尺寸和工作参数对燃烧稳定性的影响。结果表明,激发高频燃烧不稳定性时火焰变短,燃烧室压力出现大幅振荡并伴随啸叫;喷注器缩进室长度对燃烧稳定性裕量有很大影响并存在相对最佳值。试验结果可以指导发动机燃烧室的燃烧稳定性设计和评估,在发动机研制初期筛选燃烧稳定性相对最好的喷注器结构。     

流体喷管的脉冲爆震发动机出口过膨胀优化数值研究

在脉冲爆震发动机工作过程中,爆震室压力处于强非定常状态。传统的型面不可调尾喷管与可调尾喷管都无法满足爆震室内压力的高频剧烈变化,进而导致较大的推力损失。为了提升现有脉冲爆震发动机型面不可调增推喷管性能,可以从爆震室中引出爆震燃气,通过无阀自适应控制将该二次流喷射在喷管扩张段,实时调节主流的有效扩张面积比,进而形成流体喷管。针对这种形式的流体喷管,在可爆混合物一定(当量比1.0,初始填充压力为0.1 MPa)的情况下,基于二维数值模拟,研究了不同二次流喷注条件(二次流喷注面积比、位置比)对主流流动状态及发动机推进性能的影响。计算结果表明:二次流的喷注改变了喷管有效流通面积;二次流在喷管扩张段喷注面积比越大,喷管的冲量提升率越大(相对于基准喷管冲量最大提升率为5.25%);二次流喷注位置越靠近喷管喉道处,喷管的冲量提升率越高。     

双脉冲发动机点火过程三维数值模拟

以喷射棒式双脉冲发动机燃烧室、级间隔离装置和喷管一体化为研究对象,采用数值仿真技术对Ⅱ脉冲点火过程三维流场特性进行分析研究。计算结果表明,点火初期燃气压力波峰超前于火焰峰到达级间隔离装置,并以压强冲击波形式传播,Ⅱ脉冲燃烧室相对高压区位置不断发生改变;级间孔打开过程对药柱末端压强影响较大,但对Ⅱ脉冲燃烧室压强整体上升过程影响较小;级间孔打开后,燃气经级间孔加速后形成高度欠膨胀射流,并在Ⅰ脉冲燃烧室内形成非对称带状低压区;级间孔分布的非对称性,导致压强及温度在发动机燃烧室中呈现显著的三维分布特性;高温区出现在隔板附近,而在装药前端、装药末端及外围级间孔轴线附近出现低温区。     

同轴谐振器低气压放电击穿瞬态电学行为研究

气体微波电离引起的低气压放电效应是限制微波部件功率容量的可靠性问题之一,而击穿瞬态电学行为的研究有助于诊断系统响应。目前大功率微波部件的击穿诊断与电路系统联系不够紧密,而探究放电所产生的等离子体对系统的影响能够改善这一现状。以TEM模式下谐振频率为2.6GHz的同轴谐振器为研究对象开展低气压放电实验,获得了100~1000Pa气压范围内谐振器的击穿功率阈值随气压的变化关系实验曲线,并通过正反向调零模块中功率计记录气体电离击穿前后的S11值。结合谐振器内部放电后的烧蚀痕迹将气体电离击穿后所产生的等离子体等效为圆柱型介质块,进行建模仿真获取放电发生后S11与谐振频率随气压变化的关系曲线,分析并发现局部阻抗的负载状态随着气压的升高是逐渐由容性向感性转变。最后基于测试系统的调零模块计算得到电离击穿前后谐振器局部阻抗的变化量与气压的实验关系曲线,验证了建模仿真结果。     

脉动压力测量技术在火箭发动机试验中的应用

为研究和探索火箭发动机地面试验推力室脉动压力测量方法和数据分析技术,介绍了火箭发动机试验中脉动压力测量系统的组成和参数的测量方法;分析了引压导管的动态特性及其对脉动压力参数测量的影响;采用齐平安装的方式,按照所述方法建立脉动压力参数测量系统;结合推力室多个振动测点的数据,分别采用快速傅里叶变换(FFT)和小波包分解两种方法对脉动压力数据进行分析。根据两种方法的分析结果推断发动机在径向和切向产生了不稳定燃烧。对探索和推广脉动压力测量技术在火箭发动机试验和其他组合件试验中的应用具有重要意义。