液体火箭发动机健康监控技术研究现状

液体火箭发动机健康监控技术是改进和提高运载火箭、航天器可靠性与安全性的核心技术之一,对其进行研究具有重要的学术价值和工程应用价值。液体火箭发动机健康监控技术的研究主要包括液体火箭发动机故障检测与诊断理论方法、液体火箭发动机健康监控系统两方面。该文介绍了基于模型驱动的方法、基于数据驱动的方法和基于人工智能的方法,阐明了液体火箭发动机故障检测与诊断理论方法的研究现状,通过对美国液体火箭发动机典型健康监控系统的介绍,阐明了液体火箭发动机健康监控系统研究的若干进展及现状,并对液体火箭推进系统健康监控技术的演变趋势作了简要评述。     

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。     

激光全息检测技术研究与应用

介绍了激光全息检测技术的原理、特点和方法.通过研究激光全息检测位移量与激光全息检测载荷理论并结合检测试验给出了激光全息检测工艺流程、工艺方法和工艺规范.采用该规范对某型液体火箭发动机推力室收扩段铣槽夹层结构钎焊缝进行了无损检测,检测通过的液体火箭发动机推力室已经完成了飞行任务考核.     

液体火箭发动机方案设计阶段可靠性预测方法探讨

通过对方案设计阶段液体火箭发动机可靠性的分析,提出液体火箭发动机可靠性预测的方法和方案阶段液体火箭发动机的可靠性模型。     

液体火箭发动机智能故障诊断的研究现状

综述了液体火箭发动机的故障模式，总结了液体火箭发动机故障诊断技术的最新成果，包括基于物理模型、信号分析和人工智能的故障诊断方法；将不同故障诊断方法的应用进展及其诊断效果进行了对比分析；并对液体火箭发动机故障诊断方法的发展趋势进行了展望。     

一种基于聚类分析的液体火箭发动机稳态过程故障诊断方法

液体火箭发动机故障诊断技术是提高液体火箭可靠性的重要手段,基于数据分析的发动机故障诊断方法是其未来重要发展方向。本文通过分析液体火箭发动机稳态过程仿真数据,提出了一种使用发动机稳态过程正常状况/故障状况数据类来实施故障诊断的方法。利用液体火箭发动机稳态过程正常状况/故障状况的仿真数据,对这一方法的正确性进行了初步分析。仿真分析结果表明,这一方法有效实用,其故障诊断效果取决于所使用的发动机正常状况/故障状况数据类的完备程度与数据质量。本文研究为液体火箭发动机稳态过程故障诊断提供了新途径,对推动液体火箭发动机故障诊断技术发展具有一定意义。     

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.     

基于可视化平台的液氢/液氧火箭发动机核心部件质量计算

运载火箭总体方案论证阶段,为了选择推进系统方案需要对发动机的质量、性能等参数进行比较和优化,但是液体火箭发动机的质量是很难估算的,影响发动机质量的因素很多,几乎没有什么规律可循,估算发动机质量的工作只能是非常粗糙的。依据液体火箭发动机主要部件的特点及工程经验,提出了发动机核心部件的质量计算模型;给出了发动机推力室和涡轮泵2部件的2种计算模型并进行了比较。最后,采用VC++平台设计了可视化的计算界面,并结合国内外的发动机进行了验证。     

我国可重复使用液体火箭发动机发展的思考

重复使用是降低航天发射成本的重要途径之一,是液体火箭发动机未来发展的重要方向。本文分析了可重复使用液体发动机的发展趋势,针对可重复使用运载器对发动机功能的需求,探讨了动力系统方案;对比了液氧煤油和液氧甲烷等推进剂组合和不同循环方式,认为几种发动机方案均可满足重复使用运载器的需求;研究了重复使用发动机的关键技术,提出应重点研究可重复使用液体火箭发动机高温组件热结构疲劳寿命评估及延寿技术、运动组件摩擦磨损技术、结构动载荷控制与评估技术、快速检测评估与维修维护技术、健康监控与故障诊断技术、二次或多次起动技术与大范围推力调节技术等。     

可重复使用液体火箭发动机智能减损控制技术

液体火箭发动机减损控制技术是一门横跨控制理论与技术、材料科学、液体火箭发动机技术等领域的新兴交叉技术，是工程上实现液体火箭发动机健康监控系统故障控制功能的核心技术之一。文中主要评述了可重复使用液体火箭发动机智能减损控制技术研究进展，分析了减损控制技术与导弹延寿技术之间的区别，指明了存在的主要技术问题和今后的发展趋势。     

基于EASY5的液发系统建模与仿真可行性研究

为在方案设计和系统性能估算阶段,对液体火箭发动机进行方便快捷的系统研究,基于MSC.EASY5仿真平台,采用模块化建模思想,建立了液体火箭发动机系统工作过程主要组件的仿真模型,通过Fortran/C等自编程序与EASY5链接,进一步扩展了模型元件范围,并扩充了流体种类,使其适用于液体火箭发动机的研究,并根据发动机循环方式,搭建液体火箭发动机系统模型。为验证模型的正确性,针对RD-170发动机系统建立系统模型,并进行稳态点仿真计算,仿真结果与已有资料相符合,且仿真快速便捷,仿真结果精度高。以上结果表明,本文建模与仿真方法具有较强的实用性。     

固体火箭发动机寿命预估方法研究进展

综述了俄、美固体火箭发动机寿命预估的主要方法;梳理了现阶段国内固体火箭发动机寿命预估方法的研究进展,总结了固体火箭发动机寿命预估方法要点("一个判据,两个模型,三个一致"),主要失效模式,药柱、推进剂、粘接界面的失效判据和寿命评估方法;指出了固体火箭发动机寿命预估下一步的工作重点,即在发展固体发动机监检测技术获取寿命评估数据的基础上,研究失效机理、明确失效判据,完善寿命评估模型;之后,从安全使用角度,提出了当前固体火箭发动机寿命预估急需解决的4个问题;最后,对我国固体火箭发动机寿命评估进行了总结和展望。     

浅谈液体火箭发动机试验数据解析入库技术

液体火箭发动机试验数据解析入库技术通过分析试验数据的结构特点,选取适合异构试验数据的存储方式,采用关系数据库存储结构化数据和文件数据库存储非结构化数据相结合的方式进行数据存储。基于数据入库通用模型建立试验数据解析入库模型,包括数据分类与结构标准化,数据解析或者附件上传,导入关系数据库或存入文件数据库。模型建立完成后根据模型进行液体火箭发动机试验数据解析,解析完成后的数据存入文件数据库或关系数据库中。液体火箭发动机试验数据解析入库关键技术,尤其是试验数据解析入库模型可用于其它领域试验数据管理,为相应的试验数据解析入库模型建立提供设计参考。     

液体火箭发动机推力室总承载能力分析

利用有限元方法对液体火箭发动机推力室的总承载能力进行了计算分析,重点讨论了利用结构循环对称性简化有限元模型的具体方法,并给出了结构的总承载能力计算曲线。     

某固体火箭发动机药柱的动力学分析

对某固体火箭发动机药柱进行了动力学分析。针对发动机药柱结构,利用MSC.NASTRAN有限元软件,建立了药柱结构的三维有限元计算模型,其中推进剂和包覆层采用粘弹性材料的频变复模量模型。进行了复特征值分析、频率响应分析和公路运输的随机振动分析,得到了固体火箭发动机药柱的固有频率、相应的振型、各阶模态损耗因子和频率响应曲线,以及随机振动响应均方根值和功率谱密度曲线,为进一步分析发动机在动力学载荷作用下的结构完整性奠定了基础。     

液体火箭发动机试验噪声测试分析

研究液体火箭发动机的声学特性不仅对发动机故障识别与预报有重要意义,还会对液体火箭上的有效载荷工作可靠性产生影响。为此,对液体火箭发动机试验噪声进行测试分析就显得尤为必要。针对液体火箭发动机试验噪声的特点,提出了一种适用于液体火箭发动机试验的噪声测试方法,介绍了该噪声测试系统的原理和各组成部分功能。对某型号液体火箭发动机地面试验所产生的噪声进行了测量,结合所测得的噪声信号进行了时域与频域分析,对发动机周围噪声特性进行了研究,得出了发动机在试车台上的噪声分布特征,对液体火箭发动机的设计改进和地面试验台的降噪措施有一定参考价值。     

贝叶斯分类器在液体火箭发动机故障诊断中的应用

研究数据挖掘技术在火箭发动机故障诊断中的应用,利用两种典型的贝叶斯分类器——朴素贝叶斯分类器和TAN分类器对液体火箭发动机故障进行分类,对某型号液体火箭发动机的试车数据和仿真数据进行了故障诊断,结果和实际试车情况相符,从而验证了贝叶斯分类器可以应用于液体火箭发动机故障诊断。     

我国航天发展需要更强“动力”——专访液体火箭发动机专家张贵田院士

正张贵田,中国工程院院士,国际宇航科学院院士,液体火箭发动机专家,我国液体火箭发动机技术的主要开拓者和技术带头人之一。40多年来,张院士一直从事液体火箭发动机的研究和设计工作,在国内率先提出用液相分区方法解决发动机不稳定燃烧的难题;主持研制成功的高空发动机、双组元微型发动机均填补了国内空白。张贵田院士曾先后担任了多种战略导弹和"长征"系列运载火箭发     

改进SO优化KELM的液体火箭发动机故障检测

提出了一种ISO-KELM的液体火箭发动机故障检测模型。首先引入Tent混沌映射、动态策略和柯西变异3种方法对原算法进行改进。然后，采用改进后的蛇优化算法(ISO)对核极限学习机(KELM)惩罚因子和核函数参数进行寻优，构建了ISO-KELM液体火箭发动机故障检测模型。最后选取包含5种典型故障模式的某液体火箭发动机历史试车数据进行仿真。结果表明，ISO-KELM模型的故障检测准确率为95.2%,高于SO-KELM故障检测模型和传统BP神经网络故障检测模型，可有效检测火箭发动机的故障状态。同时也表明了ISO相比于SO,收敛速度更快，寻优精度更高。     

非均布瞬态内压作用下固体推进剂药柱泊松比随机结构分析

考虑了固体火箭发动机点火过程压力分布的瞬态非均布特性,并以函数形式进行描述,结合三维粘弹性有限元法,计算了固体火箭发动机点火工况下的结构完整性。采用Latin超立方抽样方法,考虑药柱泊松比的分布为截断形高斯分布,对药柱泊松比进行随机抽样;利用泊松比的随机抽样结果,分别计算固体火箭发动机点火工况下的结构完整性;统计计算结果,分析泊松比随机分布对固体火箭发动机在瞬态非均布载荷作用下的结构完整性的影响。计算结果表明,药柱Mises应变受泊松比随机分布影响较小,且应变值与泊松比成线性递增关系,这与均布载荷下得到的结论完全相反。在对固体火箭发动机点火工况进行结构完整性分析时,应充分考虑点火过程压力传播的瞬态非均布特性。