[发明专利]运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置及其安装方法

说明书

本发明涉及一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置及其安装方法，其应用于捆绑式运载火箭及其他适配运载器的模态试验。所述八点自由悬挂装置包括：承力横梁、单点悬挂系统、横向稳定系统，在承力横梁的每个边横梁上分别悬挂两根单点悬挂系统，用以悬挂一个助推器，依靠八个单点悬挂系统和一个横向稳定系统以实现整个运载火箭的自由‑自由边界的模拟。本发明的所述八点自由悬挂装置及其安装方法可以有效模拟新一代运载火箭的自由‑自由边界，满足运载火箭飞行状态模拟试验的要求。

技术领域

本发明涉及一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置及其安装方法，其应用于捆绑式运载火箭及其他适配运载器的模态试验。

背景技术

随着航天技术的不断发展，载人登月工程和空间站建设等需求日益紧迫，这对运载火箭的运载能力提出了更高要求。以往的运载火箭不能满足新的需求。我国研制的新一代大直径捆绑式运载火箭，运载能力实现了极大提升，可以满足载人登月和空间站建设的要求，但是其直径和结构形式都发生了巨大变化，芯级直径由原来的3.35米增大到5米，助推器直径由原来的2.25米增大到3.35米，芯级和助推器的高度也增加了很多，单个助推器的规模就和以往整个火箭相当。由于火箭规模增大、结构复杂，整个火箭的支承点设置在四个助推器上，而以往的火箭的支承点都在芯级底部。

新研制的运载火箭在首飞前必须开展全箭模态试验，所述模态试验关系到火箭飞行的成败，其为运载火箭动力学模型修正、控制系统设计及载荷设计提供重要参数。在模态试验中需要将整个运载火箭模拟成飞行状态，不受其他边界约束的影响，其模拟方法一般是将火箭自由悬挂，实现自由-自由边界。根据相关试验标准火箭的自由悬挂装置必须满足强度、刚度、稳定性和频率的若干要求并和运载火箭的结构特点相匹配。但是新一代运载火箭的质量加大，柔性增加，全箭支承点发生了变化，以往运载火箭的自由悬挂装置及安装方法均不能适用于新一代运载火箭。因此必须针对新一代运载火箭的特点重新设计与之匹配的自由悬挂系统，实现模态试验中运载火箭飞行边界的模拟，以期获得准确的模态参数。

同时，在现有技术中，也没有找到公开发表的有关新型运载火箭空间八点自由悬挂装置的相关资料。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了满足上述需求，本发明提供一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置及其安装方法，其可以有效模拟新一代运载火箭的自由-自由边界，满足运载火箭飞行状态模拟试验的要求。

(二)技术方案

一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置，包括：

承力横梁，其呈井字形结构具有四个边横梁，作为试验场地的固有设施承担整个运载火箭的重量；

单点悬挂系统，其数量为八个，用于悬挂所述运载火箭的全部四个助推器，实现自由边界的模拟；

横向稳定系统，不对运载火箭的自由边界产生影响的柔性系统，安装在运载火箭上部，用以预防运载火箭倾倒；

在承力横梁的每个边横梁上分别悬挂两根单点悬挂系统，用以悬挂一个助推器，依靠八个单点悬挂系统和一个横向稳定系统以实现整个运载火箭的自由-自由边界的模拟。

进一步的，运载火箭的支承点设置在四个助推器上，芯级底部不承力，所述八点自由悬挂装置中每两点支承一个助推器，每个助推器设置一个承力环，承力环下部设置三轴移动装置，所述三轴移动装置在助推器悬挂前起到支撑和移动的作用，所述承力环用以承担一个助推器的重量，并作为单点悬挂系统和助推器的中间连接件。

进一步的，所述单点悬挂系统包括：

连接装置，其与试验场地固定好的承力横梁连接；

高度调节装置，用以调节所述单点悬挂系统的高度；

测力系统，用以测量所述单点悬挂系统的受力情况；