固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試與試驗(yàn)技術(shù)_第1頁(yè)
固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試與試驗(yàn)技術(shù)_第2頁(yè)
固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試與試驗(yàn)技術(shù)_第3頁(yè)
固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試與試驗(yàn)技術(shù)_第4頁(yè)
固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試與試驗(yàn)技術(shù)_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩38頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試與試驗(yàn)技術(shù)主講:劉平安CollegeofAerospaceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity第一章概論固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)與測(cè)量技術(shù)是固體推進(jìn)技術(shù)的重要組成部分。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在研制過(guò)程中和在交付使用前,必須經(jīng)歷一系列試驗(yàn),主要有:(1)部件試驗(yàn):如燃燒室殼體靜力試驗(yàn)、噴管擺動(dòng)試驗(yàn)、點(diǎn)火裝置發(fā)火試驗(yàn)等(舉例:保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)打不開(kāi));(2)發(fā)動(dòng)機(jī)地面點(diǎn)火試驗(yàn);(3)使用性試驗(yàn),即模擬發(fā)動(dòng)機(jī)使用時(shí)所處環(huán)境條件的試驗(yàn);(4)遙測(cè)飛行試驗(yàn):發(fā)動(dòng)機(jī)作為全彈(箭)動(dòng)力裝置參與飛行試驗(yàn)。本書主要論述地面點(diǎn)火試驗(yàn)、試驗(yàn)裝置與設(shè)備、試驗(yàn)中的測(cè)量方法、數(shù)據(jù)處理與不確定評(píng)估方法以及試驗(yàn)測(cè)試常用的傳感器、儀器儀表與系統(tǒng)。CollegeofAerospaceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity

研制新型號(hào)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)一般要經(jīng)歷研究、設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)等四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成的一個(gè)循環(huán)。試驗(yàn)在這個(gè)循環(huán)中處于關(guān)鍵地位。這不僅因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的性能、精度、可靠性需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)定、驗(yàn)證,而且還因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中一些主要問(wèn)題要依靠試驗(yàn)來(lái)暴露,依靠試驗(yàn)來(lái)尋找解決問(wèn)題的途徑。舉例:某超高速魚雷使用兩臺(tái)固體發(fā)動(dòng)機(jī),性能靠試驗(yàn)來(lái)保證。試驗(yàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)研制的預(yù)研、模樣、初樣、試樣和批生產(chǎn)諸階段都起著重要作用。在預(yù)研階段,側(cè)重于發(fā)動(dòng)機(jī)新的設(shè)計(jì)理論、新的結(jié)構(gòu)形式、新材料、推進(jìn)劑新的配方等單項(xiàng)技術(shù)研究與攻關(guān)。這期間不僅要做單項(xiàng)或部件試驗(yàn),同時(shí)也要把諸項(xiàng)新技術(shù)綜合設(shè)計(jì)在一個(gè)“綜合試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)”上做地面點(diǎn)火試驗(yàn),進(jìn)行綜合考核,來(lái)驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)新的設(shè)計(jì)理論的正確性、新的結(jié)構(gòu)形式的可行性、新材料與新配方的先進(jìn)性和工藝適應(yīng)性。一般說(shuō)來(lái),只有通過(guò)預(yù)研階段充分試驗(yàn)考驗(yàn)過(guò)的新技術(shù)才允許在新的型號(hào)研制中采用。舉例:某水沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的研制。1.1試驗(yàn)的地位與作用

在模樣階段,試驗(yàn)的主要作用在于考核發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案的可行性、結(jié)構(gòu)合理性、所采用的各項(xiàng)新技術(shù)的相互匹配性、協(xié)調(diào)性。通過(guò)試驗(yàn)暴露問(wèn)題,為改進(jìn)設(shè)計(jì)指出方向和尋找途徑。在初樣階段,發(fā)動(dòng)機(jī)的總體方案已經(jīng)確定,各部件的結(jié)構(gòu)、材料及推進(jìn)劑配方已經(jīng)基本確定,一般不再做重大調(diào)整。這個(gè)階段,發(fā)動(dòng)機(jī)要進(jìn)行大量的使用性試驗(yàn)即模擬使用環(huán)境條件的試驗(yàn),如:振動(dòng)、加速度、沖擊、運(yùn)輸、溫度循環(huán)、貯存等試驗(yàn)。經(jīng)這些環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)一般都要再做地面點(diǎn)火試驗(yàn),考核發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)環(huán)境試驗(yàn)后工作的可靠性。同時(shí)還要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)作出評(píng)價(jià):是否滿足全彈的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求。還要對(duì)工藝可行性、穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)。在試樣階段,一般要進(jìn)行組成發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的精度作出評(píng)價(jià),所以試樣階段的試驗(yàn)屬于精度試驗(yàn),為飛行試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)。該階段試驗(yàn)還要繼續(xù)考核工藝穩(wěn)定性,為定型生產(chǎn)提供依據(jù)。在批生產(chǎn)階段,進(jìn)行定型后的鑒定性抽樣試驗(yàn)。其作用是檢驗(yàn)工藝穩(wěn)定性與可靠性、檢驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)是否落在設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍內(nèi)。綜上所述,固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究是固體火箭發(fā)動(dòng)研制工作的重要組成部分,離開(kāi)了試驗(yàn),固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)就無(wú)從發(fā)展。

使用性試驗(yàn)就是發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中受到各種因素影響的試驗(yàn)。這些因素不論是對(duì)單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)還是對(duì)裝在導(dǎo)彈上的發(fā)動(dòng)機(jī),在使用過(guò)程中都可能影響其工作性能和可靠性。為了考驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在各種環(huán)境因素影響下的可靠性,使用性試驗(yàn)是不可缺少的。使用過(guò)程中受到的影響因素很多,綜合起來(lái)可分為機(jī)械影響、氣候影響及生態(tài)影響。航天用發(fā)動(dòng)機(jī)還可能受到真空影響、宇宙射線影響等。但是最常見(jiàn)的影響是機(jī)械影響與氣候影響。機(jī)械影響來(lái)源于各種形式的運(yùn)輸、裝卸起吊及飛行中的加速度、離心力,貯存時(shí)裝藥的自重等等。氣候影響如何使用地域上的溫差、晝夜溫度交變、高濕度、煙霧、風(fēng)暴塵埃等。為了保證導(dǎo)彈系統(tǒng)在各種影響因素作用下都可靠地工作,進(jìn)行一系列使用性試驗(yàn)來(lái)評(píng)定、考驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用安全性與可靠性是十分必要的。(舉例:運(yùn)到巴基斯坦的發(fā)動(dòng)機(jī))1.2使用性試驗(yàn)的作用與內(nèi)容

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使用性試驗(yàn),包括下列幾種:

(1)振動(dòng)試驗(yàn)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)是在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行的。振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)由振動(dòng)激振器、發(fā)動(dòng)機(jī)固定裝置及控制系統(tǒng)組成。振動(dòng)試驗(yàn)方法可分為兩類。即諧波激振法和隨機(jī)激振法。對(duì)于軍用產(chǎn)品,用隨機(jī)振動(dòng)模擬使用條件較為合理。

(2)沖擊試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在預(yù)定的沖擊載荷作用下工作性能和可靠性。沖擊試驗(yàn)在沖擊試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。最簡(jiǎn)單的沖擊試驗(yàn)臺(tái)是自由落體式試驗(yàn)臺(tái),它將發(fā)電機(jī)提升到一定高度并吊住后釋放,發(fā)動(dòng)機(jī)自由落體下沖擊到有一定墊層要求的臺(tái)體基礎(chǔ)上,然后檢驗(yàn)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)落下沖擊后的結(jié)構(gòu)變化與性能變化情況。

(3)運(yùn)輸試驗(yàn)運(yùn)輸設(shè)備的振動(dòng)無(wú)明顯重復(fù)性,產(chǎn)生的力是非周期性的,由于道路不平,引起的沖擊擾動(dòng)是隨機(jī)性的振蕩,按美國(guó)專家給出的數(shù)據(jù),在公路上運(yùn)輸?shù)恼駝?dòng)頻率為2~3Hz,10~20Hz及80~100Hz,加速度幅值約為;在鐵路運(yùn)輸時(shí),頻率為3~5Hz,加速度幅值為。發(fā)動(dòng)機(jī)公路運(yùn)輸條件要規(guī)定公路路面等級(jí)、運(yùn)輸?shù)木嚯x及速度。鐵路運(yùn)輸試驗(yàn)要規(guī)定試驗(yàn)路程、速度等。(4)環(huán)境條件試驗(yàn)環(huán)境條件指溫度、濕度、氣壓等條件。環(huán)境試驗(yàn)的一種主要形式是試驗(yàn)各種溫度狀態(tài)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響,參考文獻(xiàn)[1]推薦可用以下溫度試驗(yàn)評(píng)定短期貯存時(shí)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特性:

1)熱環(huán)境條件在溫度305K條件下保溫10h,再在5h內(nèi)升溫至325K,保溫4h,然后在5h內(nèi)降低溫度至305K;2)冷環(huán)境條件在223K溫度下保持24h再降至219K;3)溫度循環(huán)建議發(fā)動(dòng)機(jī)在整裝狀態(tài)下作一星期的溫度循環(huán)試驗(yàn)。

(5)貯存試驗(yàn)便于長(zhǎng)期貯存是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之一,但其貯存期要通過(guò)貯存試驗(yàn)來(lái)確定。發(fā)動(dòng)機(jī)處于較長(zhǎng)服役期內(nèi),其性能的穩(wěn)定性要求非常嚴(yán)格。影響性能穩(wěn)定性的因素很多。首先,固體推進(jìn)劑的基體是高分子聚合物,其物理和化學(xué)性能隨著貯存時(shí)間的增長(zhǎng)產(chǎn)生老化,這就會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和工作帶來(lái)影響或危險(xiǎn)性;其次,近來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、噴管廣泛采用各種聚合物材料,如玻璃鋼、有機(jī)纖維復(fù)合材

料等,這些非金屬材料也會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而產(chǎn)生老化,即使是金屬材料也會(huì)出現(xiàn)銹蝕或變形;此外,各種密封件的老化、永久變形,嚴(yán)重時(shí),會(huì)產(chǎn)生密封失效;發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期水平放置時(shí),由于重力的影響,裝藥的幾何尺寸會(huì)發(fā)生變化,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋和脫粘,一旦出現(xiàn)這種現(xiàn)象,很可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)爆炸。凡此種種因素的影響,無(wú)法用計(jì)算的方法加以評(píng)定,只有靠貯存試驗(yàn)來(lái)考核。長(zhǎng)期貯存試驗(yàn)的目的就是要確定發(fā)動(dòng)機(jī)服役的有效期。要編制貯存試驗(yàn)大綱,內(nèi)容包括貯存試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)、隨機(jī)貯存的各種材料的試驗(yàn)件數(shù)量、貯存庫(kù)房的環(huán)境條件要求、貯存期內(nèi)的檢查和到期發(fā)動(dòng)機(jī)的地面點(diǎn)火試驗(yàn)。對(duì)某些材料的試件還可以做快速老化的試驗(yàn)來(lái)獲得敏感的老化參數(shù)。根據(jù)掌握的有關(guān)數(shù)據(jù),編制維修工作計(jì)劃,更換短壽命的零件(如密封圈之類),最后規(guī)定固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的服役期限。舉例:關(guān)于密封圈的更換

地面點(diǎn)火試驗(yàn)又稱試車,相對(duì)于飛行試驗(yàn)而言可稱其為靜止試驗(yàn),其特點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn):

(1)工作時(shí)間短且測(cè)量環(huán)境惡劣固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間短,只有零點(diǎn)幾秒到數(shù)十秒,最長(zhǎng)不過(guò)百余秒,在很短的時(shí)間內(nèi),燃燒室中推進(jìn)劑燃燒要釋放出巨大的能量,產(chǎn)生高溫(3000~4000K)、高壓(3~25Mpa)的燃?xì)?,通過(guò)噴管噴出,流速可達(dá)2000m/s,同時(shí)伴隨著強(qiáng)烈的振動(dòng)和發(fā)出巨大的噪聲,這樣就形成了非常惡劣的測(cè)量環(huán)境。同時(shí)由于工作時(shí)間短,各種參數(shù)變化快,對(duì)各參數(shù)的測(cè)量傳感器和儀器要求具有快速測(cè)量能力和防高溫、耐高壓、抗沖擊及抗干擾的能力,因此對(duì)測(cè)量技術(shù)的要求是很高的。

(2)技術(shù)領(lǐng)域廣,工作系統(tǒng)多試驗(yàn)與測(cè)量集中了許多現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)(包括管理科學(xué)),是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中若干最新成就所研制的尖端產(chǎn)品,對(duì)它進(jìn)行試驗(yàn)要涉及許多技術(shù)領(lǐng)域,如現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)、電子技術(shù)、真空低溫技術(shù)、精確計(jì)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)結(jié)果的分析還要用到現(xiàn)代數(shù)理統(tǒng)計(jì)及可靠性技術(shù)等等,只有把這多種技術(shù)、多種系統(tǒng)、分系統(tǒng)及分散在各崗位的技術(shù)人員組織起來(lái)使之有計(jì)劃、有步驟地協(xié)同工作,試驗(yàn)才能完成。因此,只有采用系統(tǒng)管理科學(xué),才能組織好地面點(diǎn)火試驗(yàn)。1.3地面點(diǎn)火試驗(yàn)的特點(diǎn)(3)試驗(yàn)費(fèi)用高,次數(shù)少大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)造價(jià)昂貴,每次試驗(yàn)耗資數(shù)十萬(wàn)甚至數(shù)百萬(wàn)元,而其一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)只能試驗(yàn)一次。昂貴的造價(jià)決定了用于點(diǎn)火的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量不能太多,這就要求精心組織每次試驗(yàn),做到穩(wěn)妥可靠、萬(wàn)無(wú)一失,并盡可能多地獲得一些測(cè)量數(shù)據(jù)。

(4)不安全因素多,危險(xiǎn)性大研制初期的發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生故障,甚至發(fā)生爆炸,因此試驗(yàn)中的安全技術(shù)措施非常重要,要做好各種防范措施。

(5)環(huán)境污染嚴(yán)重固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)時(shí),排除的大量燃?xì)庵?,含有一定量的有害氣體和氧化鋁微粒,擴(kuò)散到空氣中,會(huì)造成大氣污染,一旦試驗(yàn)失敗,要?jiǎng)佑孟浪疁缁穑a(chǎn)生的污染水流入周圍地區(qū)和河流,也會(huì)造成環(huán)境污染,必須進(jìn)行檢測(cè)和治理。舉例:實(shí)驗(yàn)室門口的樹(shù)。由于點(diǎn)火試驗(yàn)具有上述特點(diǎn),因此,對(duì)試車臺(tái)的建立、試驗(yàn)設(shè)備的配置、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)等提出了特殊的要求,這些要求將在以后的各章中分別敘述。

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)研究是在專門的試驗(yàn)基地進(jìn)行的。許多國(guó)家對(duì)試驗(yàn)基地建設(shè)非常重視,美國(guó)是世界上擁有固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)基地最多的國(guó)家。這些基地一般擁有:

臥式、立式試車臺(tái);

高空模擬試車臺(tái);

高溫、低溫試驗(yàn)室;

振動(dòng)、沖擊試驗(yàn)臺(tái)和貯存試驗(yàn)庫(kù);

測(cè)量控制中心與計(jì)算中心;校準(zhǔn)測(cè)量傳感器的計(jì)量中心;對(duì)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查、裝配,試驗(yàn)后進(jìn)行分解、測(cè)量的車間;

試驗(yàn)技術(shù)、測(cè)量技術(shù)研究室。1.4地面試驗(yàn)基地的組成

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)與測(cè)量技術(shù)是根據(jù)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的需要,隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高而發(fā)展起來(lái)的。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新型的高強(qiáng)度、低密度材料的出現(xiàn),高能推進(jìn)劑的研制成功,新的設(shè)計(jì)理論的突破,固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有了很大的提高。這樣對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)技術(shù)與測(cè)量技術(shù)就提出了更高的要求。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展大約可歸納為以下幾點(diǎn):

(1)試驗(yàn)?zāi)芰?huì)進(jìn)一步提高用于航天助推器的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)通常是非常大的如美國(guó)的“大力神-C3”火箭有兩個(gè)直徑3m的發(fā)動(dòng)機(jī),總推力達(dá)9000kN,美國(guó)還研制了直徑4m和6.6m的固體推進(jìn)器、推力達(dá)幾十兆牛。為試驗(yàn)這種巨型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)必須建造巨型試車臺(tái)。首先遇到的是巨型試車架的設(shè)計(jì)與制造問(wèn)題,運(yùn)輸、起吊問(wèn)題,還有數(shù)十兆牛力值的傳感器計(jì)量與校準(zhǔn),建立數(shù)十兆牛力值的標(biāo)準(zhǔn)等等,都需要突破一系列技術(shù)難關(guān)。

(2)測(cè)量系統(tǒng)的特殊要求一些具有特殊用途的發(fā)動(dòng)機(jī),如多次啟動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)、宇宙飛船上彈射救生的逃逸發(fā)動(dòng)機(jī),有的工作時(shí)間極短,推力又非常大,這些發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)要求測(cè)量系統(tǒng)有很好的動(dòng)態(tài)特性,能不失真地測(cè)量推力脈動(dòng),這些都是目前尚待解決的技術(shù)難點(diǎn)。1.5試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展與展望(3)測(cè)量方法將有新的突破固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面點(diǎn)火試驗(yàn)中瞬時(shí)燃速的測(cè)量、瞬時(shí)質(zhì)量流量測(cè)量、噴管擺動(dòng)的瞬時(shí)中心的測(cè)量、內(nèi)外流場(chǎng)測(cè)量等,隨著高能直線加速器、X射線CT技術(shù)、激光全息技術(shù)等在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中的應(yīng)用,可望有新的突破。

(4)高空模擬試驗(yàn)的要求更高,范圍更大隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)性能提高,高空模擬試驗(yàn)領(lǐng)域內(nèi),不僅模擬高度要提高120km以上,同時(shí)還要模擬溫度環(huán)境(氣動(dòng)加熱)、宇宙射線輻射環(huán)境及微重力環(huán)境,甚至還要模擬宇宙間的“冷”、“黑”等環(huán)境,無(wú)疑這又將提出新的技術(shù)課題。舉例:小衛(wèi)星的發(fā)射,旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。

(5)計(jì)算機(jī)輔助試驗(yàn)與仿真技術(shù)的應(yīng)用為減少試驗(yàn)次數(shù),節(jié)省費(fèi)用開(kāi)支,可通過(guò)少量試驗(yàn),獲得一定量試驗(yàn)數(shù)據(jù),建立數(shù)學(xué)模型,利用計(jì)算機(jī)輔助試驗(yàn)或仿真來(lái)解決部分試驗(yàn)問(wèn)題。當(dāng)然計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不能完全代替發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn),最終還得靠熱試車來(lái)驗(yàn)證、評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)。舉例:藥型設(shè)計(jì)的模擬以及在模擬方面的優(yōu)勢(shì)。

2.1概述地面點(diǎn)火試驗(yàn)是按試驗(yàn)任務(wù)書要求,將發(fā)動(dòng)機(jī)以一定方式(以不影響推力測(cè)量為原則)安裝在試車臺(tái)架上,按著預(yù)先設(shè)置的程序點(diǎn)燃推進(jìn)劑,使發(fā)動(dòng)機(jī)工作并按指令完成規(guī)定的動(dòng)作,同時(shí)進(jìn)行參數(shù)測(cè)量的全過(guò)程。地面點(diǎn)火試驗(yàn)的主要目的如下:考核結(jié)構(gòu)的完整性和合理性;考核各分系統(tǒng)的工作可靠性及其匹配關(guān)系;評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)彈道特性;測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)的能量特性;測(cè)得其他特性參數(shù);CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity第二章地面點(diǎn)火試驗(yàn)15CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity地面點(diǎn)火試驗(yàn)的基本特點(diǎn)和主要要求是:1)經(jīng)濟(jì)性由于用于地面點(diǎn)火試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)物數(shù)量不可能很多,尤其是大型發(fā)動(dòng)機(jī)地面點(diǎn)火試驗(yàn)的次數(shù)是很有限的,這就要求每次試驗(yàn)都能獲得盡可能多的有用信息,并且這些信息是準(zhǔn)確可靠的,即應(yīng)以最少的投入獲得最大的效益;2)實(shí)用性試驗(yàn)與測(cè)試設(shè)備應(yīng)處于最佳工作狀態(tài),試驗(yàn)結(jié)果令人滿意,不出現(xiàn)由于試驗(yàn)程序和其它人為因素而造成的附加影響甚至不良后果。3)先進(jìn)性主要表現(xiàn)為試驗(yàn)與測(cè)試設(shè)備性能的提高,使測(cè)得的各特征參數(shù)更加精確,進(jìn)而使對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性和性能可靠性的評(píng)定置信度更高。2010年8月31日美戰(zhàn)神火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行低溫試驗(yàn)推力達(dá)1633噸

該項(xiàng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)耗資7500萬(wàn)美元。1617CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity

地面點(diǎn)火試驗(yàn)是個(gè)比較復(fù)雜的工作過(guò)程,通常都要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)準(zhǔn)備、點(diǎn)火試驗(yàn)、試驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)定等主要階段;在工藝上包括發(fā)動(dòng)機(jī)吊運(yùn)、試車架安裝調(diào)試、傳感器性能檢定、測(cè)量系統(tǒng)的配套與調(diào)試、點(diǎn)火程序控制、參數(shù)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理等若干個(gè)工藝環(huán)節(jié)。有的發(fā)動(dòng)機(jī)還要進(jìn)行溫度環(huán)境試驗(yàn)。為了完成試驗(yàn)任務(wù),取得良好的試驗(yàn)效果,達(dá)到預(yù)期的目的,地面點(diǎn)火試驗(yàn)時(shí)必須編制試驗(yàn)大綱,制定安全可靠的試驗(yàn)方案,采用滿足試驗(yàn)要求的試驗(yàn)與測(cè)量設(shè)備,同時(shí)采取有效的安全技術(shù)措施。2.2考核項(xiàng)目與測(cè)量參數(shù)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面點(diǎn)火試驗(yàn)的考核項(xiàng)目與測(cè)量參數(shù)可分為兩類:一類用于評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)性能,另一類用于評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能。18CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity2.2.1結(jié)構(gòu)性能及其有關(guān)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)性能多數(shù)是通過(guò)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)加以考核的。從評(píng)定結(jié)構(gòu)可靠度的角度出發(fā),可以把固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)分為以下幾個(gè)分系統(tǒng):

1).裝藥-點(diǎn)火系統(tǒng);

2).殼體-包覆層-絕熱層系統(tǒng);

3).噴管-推力矢量控制系統(tǒng)。上述各分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性、工作可靠性以及各結(jié)合面的密封性能等通常都需通過(guò)地面點(diǎn)火試驗(yàn)加以考核和評(píng)定。雖然在試驗(yàn)階段的發(fā)動(dòng)機(jī)還不能與最終方案達(dá)到完全一致,但這并不妨礙對(duì)基本上與飛行狀態(tài)相一致的各分系統(tǒng)的評(píng)定。通過(guò)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)可以獲得下列結(jié)果:

1).絕熱層的熱防護(hù)性能及其粘結(jié)強(qiáng)度;

2).殼體材料的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等數(shù)據(jù);

3).噴管及其喉襯的耐燒蝕、抗沖刷和抗熱震性能;

4).推力矢量控制部件的工作性能;

5).點(diǎn)火器的點(diǎn)火性能;

6).噴管與殼體等各連接部件的連接強(qiáng)度和密封性能;

7).與結(jié)構(gòu)性能有關(guān)的其它參數(shù);19CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity2.2.2工作性能及其有關(guān)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能主要包括內(nèi)彈道特性和能量特性,與這兩種特性有關(guān)的主要參數(shù)是壓力-時(shí)間和推力-時(shí)間參數(shù)。(1)壓力-時(shí)間歷程

燃燒室壓力-時(shí)間歷程是地面點(diǎn)火試驗(yàn)必須測(cè)量的參數(shù),它是評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)彈道性能的依據(jù),通過(guò)對(duì)壓力-時(shí)間測(cè)量結(jié)果的處理可以進(jìn)一步得到下列各特征參數(shù):最大壓力; 最小壓力;壓力沖量; 壓力比沖;工作時(shí)間平均壓力; 燃燒終點(diǎn)壓力;裝藥的燃燒時(shí)間;發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間;點(diǎn)火延遲時(shí)間;特征速度;燃?xì)獾钠骄肓髁?;裝藥的平均燃燒速度。20(2)推力-時(shí)間歷程發(fā)動(dòng)機(jī)的推力-時(shí)間歷程是評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)能量特性的依據(jù),通過(guò)對(duì)推力-時(shí)間測(cè)量結(jié)果的處理可以得到下列各特性參數(shù):最大推力; 最小推力;燃燒時(shí)間平均推力; 工作時(shí)間平均推力;推力系數(shù); 發(fā)動(dòng)機(jī)總沖;有效沖量; 發(fā)動(dòng)機(jī)比沖;真空推力(高空模擬實(shí)驗(yàn));真空比沖(高空模擬實(shí)驗(yàn));真空推力系數(shù)(高空模擬試驗(yàn))。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity212.2.3其他參數(shù)在地面點(diǎn)火試驗(yàn)時(shí)還根據(jù)試驗(yàn)需求進(jìn)行下述各類參數(shù)的測(cè)量:發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)加速度和振動(dòng)頻率;噴管和其他零件的應(yīng)變、溫度;推力偏心;控制力和控制力矩;噴管擺角和擺動(dòng)角速度;發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中各部件產(chǎn)生的位移;推力終止參數(shù);發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)前、后的質(zhì)量;噴管喉徑和出口面直徑在試驗(yàn)前、后的數(shù)值;熱防護(hù)層的剩余厚度。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity222.3試驗(yàn)類型(1)常規(guī)試驗(yàn)常規(guī)試驗(yàn)亦稱為結(jié)構(gòu)試驗(yàn),這是一種最基本、最常用的試驗(yàn)方法,發(fā)動(dòng)機(jī)在研制過(guò)程中的很多技術(shù)問(wèn)題都需通過(guò)常規(guī)試驗(yàn)來(lái)暴露并加以解決。這類試驗(yàn)有兩個(gè)主要目的,其一是考核和評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的完整性和工作的可靠性;其二是測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)彈道性能參數(shù)。常規(guī)試驗(yàn)的主要特點(diǎn)是對(duì)試驗(yàn)無(wú)特殊要求,試驗(yàn)條件與測(cè)試要求比較容易達(dá)到,具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:對(duì)推力測(cè)量精度要求較低,甚至有時(shí)可以不進(jìn)行推力測(cè)量;采用普通試車架,試驗(yàn)工裝成本較低;測(cè)量的參數(shù)少,測(cè)量條件比較容易保證;操作比較簡(jiǎn)單。常規(guī)試驗(yàn)適用于研制初期的各種型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity23(2)性能試驗(yàn)性能試驗(yàn)亦稱高精度試驗(yàn),這也是一種常用的試驗(yàn)方法。性能試驗(yàn)主要用于精確測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的能量特性,為總體提供較精確的比沖(或總沖)數(shù)據(jù)和推力-時(shí)間曲線,同時(shí)進(jìn)一步考核結(jié)構(gòu)性能和評(píng)定內(nèi)彈道性能。這類試驗(yàn)的特點(diǎn)是對(duì)試車架的動(dòng)、靜態(tài)性能要求較高,試驗(yàn)時(shí)要求測(cè)量的參數(shù)多,操作程序復(fù)雜。性能試驗(yàn)適用于研制后期的發(fā)動(dòng)機(jī)以及定型發(fā)動(dòng)機(jī)的抽樣檢查試驗(yàn)。(3)高空模擬試驗(yàn)高空模擬試驗(yàn)(簡(jiǎn)稱高模試驗(yàn))是一種在地面進(jìn)行的、使發(fā)動(dòng)機(jī)在人為形成的高空低氣壓環(huán)境中點(diǎn)火工作并進(jìn)行參數(shù)測(cè)量的試驗(yàn)方法。高模試驗(yàn)屬于性能試驗(yàn),用于精確測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的真空比沖或總比沖和在高空條件下的推力-時(shí)間曲線,考核發(fā)動(dòng)機(jī),特別是大面積比的高空噴管在低氣壓條件下的結(jié)構(gòu)可靠性與傳熱特性,評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)的高空點(diǎn)火性能和推力矢量控制性能等。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity24

高模試驗(yàn)的特點(diǎn)是試驗(yàn)技術(shù)復(fù)雜、要求高,具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:1)試車設(shè)備和試車臺(tái)的技術(shù)設(shè)施比較復(fù)雜,它不但需要精度很高的試車架,而且需要產(chǎn)生和維持高空低氣壓條件所必須的試驗(yàn)艙、排氣擴(kuò)壓器、預(yù)抽真空系統(tǒng),還需要在發(fā)動(dòng)機(jī)工作即將結(jié)束時(shí)使試驗(yàn)艙壓力恢復(fù)到常壓,防止燃?xì)饣亓鳑_擊的補(bǔ)氣裝置;2)由于高模試驗(yàn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)是在具有一定真空度的試驗(yàn)艙內(nèi)工作的,一旦發(fā)生故障,其損失和危害都比其他類型的試驗(yàn)大,這就要求高模試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)有更高的結(jié)構(gòu)可靠性,為此,這類發(fā)動(dòng)機(jī)必須經(jīng)過(guò)充分的地面試驗(yàn)的考核;3)由于試驗(yàn)設(shè)備的復(fù)雜化,使影響試驗(yàn)的不可靠環(huán)節(jié)增多,這就要求所有的試驗(yàn)設(shè)備都必須工作可靠,為此,試驗(yàn)前要對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真的檢查;4)試驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜,工作周期長(zhǎng),技術(shù)難度大;5)測(cè)試項(xiàng)目多,精度要求高。

高模試驗(yàn)適用于高空條件下工作的發(fā)動(dòng)機(jī),如多級(jí)火箭的第二、三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)射衛(wèi)星用的遠(yuǎn)、近地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)等。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity25(4)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)?zāi)承?dǎo)彈或衛(wèi)星用的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作的,為了考核發(fā)動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的工作性能與可靠性,就提出了做旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的要求。旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)是使發(fā)動(dòng)機(jī)在以一定速度繞軸線旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下進(jìn)行點(diǎn)火工作和參數(shù)測(cè)量的試驗(yàn)方法。通過(guò)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)可以考核發(fā)動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的點(diǎn)火性能和結(jié)構(gòu)性能,評(píng)定由于旋轉(zhuǎn)而帶來(lái)的氧化鋁沉積對(duì)燃速的影響。這類試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)與測(cè)量裝置的要求是:試車架上需裝有使發(fā)動(dòng)機(jī)按一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu);過(guò)渡架上需裝有便于在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下傳遞測(cè)量參數(shù)的“集流環(huán)”或非接觸測(cè)量時(shí)所用的信號(hào)傳遞裝置。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity26(5)推力矢量控制試驗(yàn)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推力矢量控制機(jī)構(gòu)有多種類型,近代大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)較多采用的是柔性噴管。推力矢量控制試驗(yàn)的主要目的是考核推力矢量控制機(jī)構(gòu)的工作可靠性,測(cè)量控制機(jī)構(gòu)的控制特性,如控制力、控制力矩、擺角和擺動(dòng)角加速度等。對(duì)擺動(dòng)噴管推力矢量控制試驗(yàn)的要求是:試車臺(tái)需配置一套專用的液壓源;發(fā)動(dòng)機(jī)及試車架都需在噴管擺動(dòng)方向上有可靠的限位與固定;需要有指令信號(hào)發(fā)出裝置;需要有進(jìn)行擺角、擺心、擺動(dòng)角速度等參數(shù)測(cè)量的裝置;測(cè)試項(xiàng)目較多,除發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)外,通常還包括控制機(jī)構(gòu)的起動(dòng)、位置、暫態(tài)、速度頻率和振動(dòng)特性參數(shù)等。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity27推力矢量控制試驗(yàn)中有時(shí)還要測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)向力,即推力的分力。側(cè)向力主要來(lái)源于控制機(jī)構(gòu)(如噴管的擺動(dòng))和發(fā)動(dòng)機(jī)的不對(duì)稱性(如幾何不對(duì)稱性和氣動(dòng)不對(duì)稱性),一般地說(shuō),由于推力控制機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的側(cè)向力是比較大的,而由發(fā)動(dòng)機(jī)的不對(duì)稱性引起的側(cè)向力是比較小的。當(dāng)需要知道發(fā)動(dòng)機(jī)的推力分量,進(jìn)而知道推力偏心角和橫向位移時(shí),就需在多分力試車架上進(jìn)行分力測(cè)量試驗(yàn)。多分力試車架的設(shè)計(jì)及分力測(cè)量都有較大的技術(shù)難度,在分力測(cè)量中,多分力傳感器具有較大的適用價(jià)值。(6)推力終止試驗(yàn)推力終止是指在發(fā)動(dòng)機(jī)工作當(dāng)中按指令將推力消除掉或使推力終止。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推力終止可通過(guò)關(guān)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),而固體火箭不可能進(jìn)行關(guān)機(jī),因此其推力終止方法也與液體發(fā)動(dòng)機(jī)不同。

CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity28固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推力終止可有兩種方法,一種是用發(fā)動(dòng)機(jī)上自帶的特制冷卻劑將推進(jìn)劑的燃燒熄滅;另一種是在發(fā)動(dòng)機(jī)的前封頭上開(kāi)設(shè)一些小孔(這種小孔稱為反向噴管)。后一種方法不但經(jīng)濟(jì)性好、比較容易實(shí)現(xiàn),而且終止精度較高、效果較好,因此已被廣泛應(yīng)用。這種方法的工作原理是:當(dāng)需要終止發(fā)動(dòng)機(jī)的推力時(shí),通過(guò)控制機(jī)構(gòu)引爆起爆管,將反向噴管打開(kāi)。反向噴管打開(kāi)后即產(chǎn)生與主推力方向相反的反推力,當(dāng)反推力與主推力略大于主推力,這樣,發(fā)動(dòng)機(jī)便會(huì)產(chǎn)生一定量的負(fù)推力。推力終止試驗(yàn)的主要目的是考核反向噴管及其打開(kāi)機(jī)構(gòu)的工作可靠性,測(cè)量反向噴管打開(kāi)時(shí)間及其同步性,測(cè)量反向噴管打開(kāi)后所產(chǎn)生的負(fù)推力的瞬變過(guò)程等。進(jìn)行推力終止試驗(yàn)時(shí)需注意下列事項(xiàng):反向噴管打開(kāi)后,將在主推力方向上噴出火焰和拋出物,因此要特別注意試驗(yàn)設(shè)備和人身安全;反向噴管打開(kāi)后,發(fā)動(dòng)機(jī)將存在負(fù)推力瞬變,因此,要求試車架及其測(cè)力組件具有承受一定反推力的能力。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity292.4試驗(yàn)任務(wù)書與試驗(yàn)大綱2.4.1試驗(yàn)任務(wù)書試驗(yàn)任務(wù)書是由設(shè)計(jì)部門根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制計(jì)劃與研制需要擬制的,它是試驗(yàn)單位編制試驗(yàn)計(jì)劃(或試驗(yàn)大綱)的技術(shù)依據(jù),對(duì)試驗(yàn)任務(wù)書的要求是:(1)時(shí)間要超前試驗(yàn)任務(wù)書,特別是新型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)和對(duì)試驗(yàn)、測(cè)試有特殊要求的發(fā)動(dòng)機(jī),其試驗(yàn)任務(wù)書要為試驗(yàn)留有足夠的準(zhǔn)備時(shí)間。在準(zhǔn)備時(shí)間內(nèi)將要完成試驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)與加工、測(cè)試設(shè)備的配置與調(diào)試和其它各項(xiàng)工藝技術(shù)準(zhǔn)備工作;(2)任務(wù)要明確要明確提出試驗(yàn)時(shí)間、試驗(yàn)數(shù)量、試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)的技術(shù)要求:(3)數(shù)據(jù)要完整準(zhǔn)確對(duì)于一般的試驗(yàn),任務(wù)書中要給出下述各發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù):CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity30總質(zhì)量及裝藥量;外形尺寸,包括總長(zhǎng)度、直筒段長(zhǎng)度、直筒段直徑等;殼體材料;工作時(shí)間;預(yù)計(jì)的最大推力和平均推力;預(yù)計(jì)的最大壓力和平均壓力;對(duì)于高空模擬試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī),還應(yīng)給出下述各參數(shù):燃燒終點(diǎn)壓力;理論p-t的曲線;燃燒室總溫;平均質(zhì)量流量;燃?xì)獗葻岜龋粐姽艹隹诿鏆饬骱婉R赫數(shù);出口面靜溫與靜壓;出口面定壓比熱;噴管出口半錐角。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity31(4)其它要求如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的起吊與安裝要求、發(fā)動(dòng)機(jī)加工的質(zhì)量情況及總裝出廠時(shí)的技術(shù)狀態(tài)等都需在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候向試驗(yàn)單位進(jìn)行比較詳細(xì)的技術(shù)交底。2.4.2試驗(yàn)大綱試驗(yàn)任務(wù)書會(huì)簽后,試驗(yàn)單位需根據(jù)試驗(yàn)任務(wù)書要求編制試驗(yàn)大綱。試驗(yàn)大綱是全面完成試驗(yàn)任務(wù)所必需的指導(dǎo)性文件,它應(yīng)包括試驗(yàn)的計(jì)劃管理工作、技術(shù)方案和質(zhì)量保證措施等各項(xiàng)內(nèi)容。編制試驗(yàn)大綱時(shí)要充分考慮本試驗(yàn)單位的試驗(yàn)?zāi)芰?,而試?yàn)?zāi)芰θQ于車臺(tái)的建筑規(guī)模、技術(shù)設(shè)施完善程度、測(cè)試設(shè)備的先進(jìn)性與完整性。試驗(yàn)大綱應(yīng)明確下述各項(xiàng)目:試驗(yàn)期限;試驗(yàn)類型;試驗(yàn)場(chǎng)地;試驗(yàn)設(shè)備及技術(shù)要求;測(cè)試儀器及其技術(shù)要求;試驗(yàn)方案;工藝路線;完成單位及進(jìn)度要求;試驗(yàn)的安全措施;試驗(yàn)的冷卻措施;關(guān)鍵崗位、關(guān)鍵數(shù)據(jù)及其控制措施;試驗(yàn)結(jié)果處理與評(píng)定;試驗(yàn)報(bào)告及其技術(shù)要求。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity322.5試驗(yàn)過(guò)程與工作內(nèi)容地面點(diǎn)火試驗(yàn)的全過(guò)程可按時(shí)間順序和工作性質(zhì)分為試驗(yàn)準(zhǔn)備、點(diǎn)火試驗(yàn)、試后現(xiàn)場(chǎng)處理、試驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)定等四個(gè)階段。2.5.1試驗(yàn)準(zhǔn)備階段試驗(yàn)準(zhǔn)備階段是指從試驗(yàn)任務(wù)書會(huì)簽后到發(fā)動(dòng)機(jī)上臺(tái)前這一個(gè)時(shí)期的工作。試驗(yàn)準(zhǔn)備階段的工作量可因發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)和對(duì)試驗(yàn)的要求不同而不同。對(duì)于新型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)和對(duì)測(cè)試有特殊要求的發(fā)動(dòng)機(jī),在試驗(yàn)準(zhǔn)備階段往往要進(jìn)行試驗(yàn)工裝的設(shè)計(jì)與加工、測(cè)試儀器的配置與調(diào)試等,其工作量較大,所需的時(shí)間也較長(zhǎng)。對(duì)于一般的試驗(yàn),這一階段通常要完成下述各項(xiàng)工作:(1)根據(jù)試驗(yàn)任務(wù)書和試驗(yàn)大綱要求,配備好試驗(yàn)工裝并進(jìn)行必要的性能調(diào)試;(2)編制點(diǎn)火控制與測(cè)試程序并對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行性能調(diào)試;(3)對(duì)試車臺(tái)各分系統(tǒng)進(jìn)行檢查,使其達(dá)到正常工作狀態(tài);(4)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)上臺(tái)前的預(yù)裝和試裝;CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity33(5)根據(jù)任務(wù)書要求,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行保溫處理;(6)進(jìn)行各項(xiàng)工藝技術(shù)準(zhǔn)備,如編制工藝文件、繪制工藝圖等。2.5.2點(diǎn)火試驗(yàn)階段通常把發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入試車臺(tái)到發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火完畢這一工作過(guò)程叫點(diǎn)火試驗(yàn)階段(簡(jiǎn)稱試驗(yàn)階段),這一階段的工作程序如下:1)發(fā)動(dòng)機(jī)吊起與轉(zhuǎn)運(yùn);2)發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝與調(diào)試;3)點(diǎn)火前的校準(zhǔn)與檢查;4)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火與參數(shù)測(cè)量。這一階段的工作特點(diǎn)是環(huán)節(jié)緊湊、程序分明,每一環(huán)節(jié)都直接關(guān)系到試驗(yàn)的成敗,因此對(duì)每項(xiàng)工作都有比較嚴(yán)格的技術(shù)要求。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity34(1)發(fā)動(dòng)機(jī)的起吊與轉(zhuǎn)運(yùn)這一環(huán)節(jié)的最終目的是將發(fā)動(dòng)機(jī)從產(chǎn)品運(yùn)輸車上平穩(wěn)、安全、可靠地調(diào)運(yùn)到試車架上就位,為達(dá)到這一目的,必須采取合理的吊裝方法,采用性能可靠的吊具與吊車。合理的吊裝方法是指起吊位置與支撐位置相矛盾,盡量減少起吊發(fā)動(dòng)機(jī)處于平穩(wěn)狀態(tài),且不引起發(fā)動(dòng)機(jī)變形。(2)發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝與調(diào)試發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝調(diào)試是指發(fā)動(dòng)機(jī)在試車架上就位以后的一系列安裝與調(diào)整工作。這些工作包括發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)架之間的固定,過(guò)渡架、測(cè)力組件、校準(zhǔn)組件的安裝以及安裝過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整等。方位調(diào)整的目的是使發(fā)動(dòng)機(jī)軸線、測(cè)力組件軸線和承力墩的承力面相垂直,使傳感器免受安裝力和力矩的影響,這對(duì)提高推力測(cè)量精度是十分有益的。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity35(3)點(diǎn)火前的校準(zhǔn)與檢查為保證測(cè)控系統(tǒng)工作的可靠性和正確性,在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火之前要進(jìn)行預(yù)檢和校準(zhǔn),其中包括點(diǎn)火控制程序的檢查(此項(xiàng)檢查通常稱作合練)、各參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)等。高精度試驗(yàn)時(shí)還要進(jìn)行原位校準(zhǔn)。原位校準(zhǔn)的目的是檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝情況,確定推力測(cè)量系統(tǒng)的靜標(biāo)精度。對(duì)原位校準(zhǔn)的要求是校準(zhǔn)完畢后發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝狀態(tài)不再變動(dòng),如需進(jìn)一步調(diào)整,調(diào)整后重新進(jìn)行校準(zhǔn)。原位校準(zhǔn)時(shí)加、卸載循環(huán)次數(shù)不少于3次,校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)不少于6點(diǎn)。(4)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火與參數(shù)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火必須在各項(xiàng)準(zhǔn)備工作都充分做好以后再進(jìn)行,而且要求點(diǎn)火電線的連接、合閘、啟動(dòng)等項(xiàng)操作都必須準(zhǔn)確無(wú)誤。參數(shù)測(cè)量是指發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中各種特征參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量參數(shù)及其測(cè)量路線的多少一般由試驗(yàn)任務(wù)書給出,在實(shí)際測(cè)量時(shí),對(duì)主要參數(shù)(如推力、壓強(qiáng)等)的獲得率及其測(cè)量精度要重點(diǎn)加以保證。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity362.5.3試后現(xiàn)場(chǎng)處理(1)正常情況的處理a.發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻對(duì)于大多數(shù)試驗(yàn)(高模試驗(yàn)除外),在發(fā)動(dòng)機(jī)工作結(jié)束后要及時(shí)用冷卻劑對(duì)燃燒室內(nèi)腔和噴管外部進(jìn)行冷卻,冷卻的目的是終止殘余燃燒,保護(hù)絕熱層和噴管,以利于分析這些部件結(jié)構(gòu)材料的工作性能。常用的冷卻方法是從噴管一端將水以霧狀形式噴射到燃燒室內(nèi),這樣可以使水得到充分的蒸發(fā)和使燃燒室內(nèi)表面得到均勻的覆蓋,從而保持絕熱層的完整性。b.測(cè)試系統(tǒng)的檢查這里主要是指對(duì)各參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行檢查,當(dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)失真時(shí),通過(guò)檢查可以判定失真的原因,提出解決的辦法。根據(jù)需要有時(shí)還對(duì)推力測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行試后的原位校準(zhǔn),此校準(zhǔn)數(shù)據(jù)也可以作為原始數(shù)據(jù)的一部分納入試驗(yàn)報(bào)告。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity37c.發(fā)動(dòng)機(jī)處理試驗(yàn)結(jié)束后要根據(jù)任務(wù)書要求對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)空殼做相應(yīng)的處理,常見(jiàn)的處理內(nèi)容是:分解發(fā)動(dòng)機(jī),卸下噴管和前頂蓋;稱量殼體和主要部件的質(zhì)量;測(cè)量噴管喉徑和出口面直徑。d.試驗(yàn)設(shè)備處理試驗(yàn)結(jié)束后需對(duì)試車架等主要設(shè)備的完整性和技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行檢查,這不僅有助于試驗(yàn)結(jié)果的分析評(píng)定,也是對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)所必需的。(2)異常情況處理地面點(diǎn)火試驗(yàn)中的異常情況主要有兩種,一種是不能正常點(diǎn)火,另一種是點(diǎn)火后發(fā)動(dòng)機(jī)工作發(fā)生故障,如殼體爆破、噴管吹掉等。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常點(diǎn)火時(shí),要切斷點(diǎn)火電源,檢查點(diǎn)火線路,故障排除后(可通過(guò)打點(diǎn)火頭驗(yàn)證)再按原程序點(diǎn)火。當(dāng)出現(xiàn)殼體爆破引起臺(tái)內(nèi)燃燒的事故時(shí),要維護(hù)好現(xiàn)場(chǎng)秩序,組織專門人員進(jìn)行消防,盡量減少事故損失。同時(shí),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)、發(fā)動(dòng)機(jī)殘骸和碎片進(jìn)行必要的拍照,為事故分析提供原始資料。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity382.5.4試驗(yàn)結(jié)果(1)試驗(yàn)結(jié)果的分析與評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)的地面點(diǎn)火試驗(yàn)共有四種可能的結(jié)果,即:成功、基本成功、部分成功、失敗。發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的時(shí)間歷程、試驗(yàn)結(jié)束后部分部件的完整性、測(cè)試數(shù)據(jù)的完整性與真實(shí)性是評(píng)定試驗(yàn)成敗的依據(jù)和標(biāo)志,而數(shù)據(jù)處理結(jié)果則是評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的依據(jù)。a.發(fā)動(dòng)機(jī)性能的分析與評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)是通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的處理而得到的。在發(fā)動(dòng)機(jī)地面點(diǎn)火試驗(yàn)中需要測(cè)量的參數(shù)很多,但作為主要參數(shù),一般是指壓力-時(shí)間和推力-時(shí)間的測(cè)量值。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作正?;蚧菊5那闆r下,都要對(duì)這兩個(gè)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理,進(jìn)而得到表征發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的特性參數(shù),其中對(duì)壓力-時(shí)間測(cè)量結(jié)果的處理可以得到用于評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)彈道性能的特征值;對(duì)推力-時(shí)間測(cè)量結(jié)果的處理可以得到用于評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)能量特性的特征值。上述處理過(guò)程稱為數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容和工作量可因試驗(yàn)類型的不同而不同,但最基本的是上述兩項(xiàng)處理內(nèi)容。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarbinEngineeringUniversity39數(shù)據(jù)處理及測(cè)量不確定度的評(píng)估是一項(xiàng)技術(shù)性較強(qiáng)的工作,有關(guān)技術(shù)問(wèn)題將在本書第九章專題論述。b.材料性能分析與評(píng)定從考核結(jié)構(gòu)材料工作性能的角度出發(fā),試驗(yàn)結(jié)束后通常要進(jìn)行噴管測(cè)量,有時(shí)要進(jìn)行殼體解剖。噴管測(cè)量的內(nèi)容是:1)測(cè)量噴管質(zhì)量;2)測(cè)量噴管的喉徑和出口面直徑;通過(guò)這兩種測(cè)量可以確定噴管材料的燒蝕率,再結(jié)合其他現(xiàn)象可以進(jìn)一步確定其熱結(jié)構(gòu)性能;殼體解剖的主要目的是測(cè)量絕熱層的剩余厚度,根據(jù)測(cè)量結(jié)果評(píng)定絕熱層材料的抗燒蝕性能、絕熱層與殼體材料間的粘結(jié)強(qiáng)度,進(jìn)一步考核粘結(jié)工藝的合理性。c.非正常情況的處理在發(fā)動(dòng)機(jī)非正常工作的情況下(如殼體爆破、噴管穿火與破壞),要根據(jù)各種現(xiàn)象進(jìn)行事故分析,找出存在的問(wèn)題,提出改進(jìn)意見(jiàn)。這對(duì)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與加工工藝是十分有益的。CollegeofAerospceandCivilEngineeringHarb

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論