某型固体火箭发动机推力测试系统及校准方法研究

摘要

固体火箭发动机的研制、定型、生产等环节均需要开展地面点火试验。地面点火试验的作用是考评固体火箭发动机结构的完整性和稳定性、发动机各分系统之间的匹配性以及测量发动机的内弹道特性。固体火箭发动机的地面试车试验是一个十分重要也是不可缺少的工作环节。固体火箭发动机的工作时间很短，因此要求测试系统的采样频率非常高。固体火箭发动机的推力测试试验非常复杂，技术难度很高，为确保测量固体火箭发动机推力的准确可靠，必须选择合适的测量方法，采用准确可靠的推力测试系统，按预先设计好的试验大纲进行地面点火试验。从工程测试的角度出发，针对各类固体火箭发动机的推力特点和外形结构要求，研制与之相匹配的准确可靠的推力测试系统，才能准确测得该型号固体火箭发动机的性能。 首先，本文介绍了固体火箭发动机地面推力试验的意义及目前国内外推力测试的现状。本文课题针对的是122mm口径火箭弹固体火箭发动机，其推力特点为:推力作用时间极短，仅为2秒左右，推力最大力值约为40kN。由于时间短且力值较大，对推力测试系统要求很高。 其次，本文根据某型火箭弹的固体火箭发动机推力测试的要求，研制了一套卧式推力测试系统，对这套推力测试系统的定架、动架、挠性件组合件、地面试验测量及控制系统等组件进行了设计。设计好的推力测试系统精度较高，且操作简单，使用方便。 由于该型号火箭弹推力时间较短，因此对系统安装要求极高，且由于火箭弹地面试车成本较高，应确保每次试验结果都是可靠的。因此，本文为该套推力测试系统设计了一套原位校准系统，可在不拆卸传感器的情况下对推力测试系统进行原位校准，避免了每次校准时拆卸测力传感器带来的系统误差，而且原位校准易于操作，可在每次推力试验前进行，从而确保每次推力试验结果的准确可靠。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1课题研究的背景

1．2固体火箭发动机推力的定义及特点

1．3推力测试对研制固体火箭发动机的意义

1．4推力测试研究的现状

1．4．1地面试验的现状及问题

1．4．2国外固体火箭发动机的推力测试现状

1．4．3国内固体火箭发动机地面推力试验发展现状

1．5推力台校准方法现状

1．6推力测试存在的问题

2某型推力试验台台架总体方案

2．1．2某型推力测试系统需解决的问题

2．2本推力台总体要求

2．3本推力台整体方案

2．3．1推力台结构选择

2．3．2推力台整体结构设计

2．4推力台总体设计方案

2．4．1总体组成及工作原理

2．4．2推力试验台系统总体方案设计

3推力试验台台架设计

3．1定架设计

3．2动架设计

3．2．1动架设计的基本要求有

3．2．2动架的结构设计

3．3挠性件设计

3．3．1挠性件的作用

3．3．2挠性件设计的基本要求

3．3．3挠性件尺寸计算

3．3．4挠性件结构

4推力台测试与控制系统设计

4．1传感器选择

4．2发动机性能参量测试系统

4．3基于虚拟仪器的发动机地面试验测量及控制系统

5原位校准方法研究

5．1推力台校准现状

5．1．1推力台计量技术现状

5．2推力测试系统原位校准的意义

5．2．1现阶段国内推力台校准存在的问题

5．2．2推力测试系统原位校准的意义

5．3原位校准系统组建

5．3．1原位校准系统总体技术指标

5．3．2原位校准方法研究

5．3．3校准加载方式及加载装置研制

5．3．4原位校准装置组建

5．3．5火箭发动机推力测试量值溯源体系

5．4推力台原位校准试验

5．4．1对标准传感器的校准

5．4．2对工作传感器进行校准

6推力测试系统的现场试验及误差评估

6．1某型固体火箭发动机推力测试试验

6．2试验台误差分析

7结论与展望

7．1结论

7．2展望

致谢

参考文献