[发明专利]一种火箭发动机地面动态点火试验装置及方法

权利要求书

1.一种火箭发动机地面动态点火试验装置，其特征在于，包括：

用于实现多作动器伺服控制和双向振动谱形控制的控制单元(1)；控制单元(1)包括用于火箭发动机点火和振动加载协同控制的总控模块(11)、双向振动谱形控制的振动控制模块(12)、用于实现作动单元同步闭环控制和双向运动协调控制的伺服控制模块(13)、用于测试反馈的传感模块(14)；

用于安装支撑火箭发动机并向其传递双向振动载荷的安装架(2)；安装架(2)包括用于安装火箭发动机和传递力的加载台架(21)、用于防止加载台架(21)被火箭发动机推离激振位置的约束模块(22)、用于连接加载台架(21)和火箭发动机的轴承模块(23)、用于连接加载台架(21)和激振单元(3)的解耦模块(24)；

用于提供激振力和传导作用力的激振单元(3)；激振单元(3)包括用于向提供水平激振力的X向作动器模块(31)、用于向提供竖向激振力的Z向作动器模块(32)；

用于抵消和测试火箭发动机点火过程动态推力的推力台架(4)；推力台架(4)包括用于抵消火箭发动机点火过程动态推力、防止火箭发动机飞出的反力墙(41)、用于测试火箭发动机点火过程动态推力的六分力测试模块(42)；

用于提供作动器模块安装基础和反作用力的设备基础(5)；

用于提供高压液压油的动力单元(6)；

X向作动器模块(31)、Z向作动器模块(32)安装在设备基础(5)上；X向作动器模块(31)的作用端和Z向作动器模块(32)的作用端分别通过解耦模块(24)与加载台架(21)连接，火箭发动机通过多个轴承模块安装在加载台架(21)上；反力墙(41)安装在设备基础(5)上，六分力测试模块(42)安装在反力墙(41)上，六分力测试模块(42)与火箭发动机连接；

试验启动信号从总控模块(11)的输入端引入，总控模块(11)的信号输出端分别与振动控制模块(12)的信号输入端和火箭发动机的信号输入端连接，振动控制模块(12)的信号输出端与伺服控制模块(13)的信号输入端连接，伺服控制模块(13)的信号输出端与激振单元(3)的信号输入端连接，传感模块(14)的信号输入端与激振单元(3)的信号输出端连接，传感模块(14)的信号输出端与振动控制模块(12)的信号输入端、伺服控制模块(13)的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种火箭发动机地面动态点火试验装置，其特征在于，在设备基础(5)内设置有空腔，X向作动器模块(31)、Z向作动器模块(32)及加载台架(21)的一部分安装在空腔内。

3.根据权利要求2所述的一种火箭发动机地面动态点火试验装置，其特征在于，加载台架(21)上的沿着火箭发动机推力的正反两个方向均通过一个约束模块(22)与设备基础(5)连接。

4.根据权利要求1所述的一种火箭发动机地面动态点火试验装置，其特征在于，火箭发动机尾部火焰喷射区域的设备基础(5)上表面铺设隔热层。

5.根据权利要求1所述的一种火箭发动机地面动态点火试验装置，其特征在于，解耦模块(24)为无间隙铰链结构或橡胶轴承结构，用于实现1Hz～1000Hz振动力传递和不小于±5°的摆动。

6.根据权利要求1所述的一种火箭发动机地面动态点火试验装置，其特征在于，X向作动器模块(31)包括沿X方向平行布置的两套作动器，工作频率为5Hz～300Hz；Z向作动器模块包括沿Z方向平行布置的四套作动器，工作频率5Hz～300Hz。

7.根据权利要求1所述的一种火箭发动机地面动态点火试验装置，其特征在于，反力墙(41)的Y向承载能力不小于火箭发动机推力的N倍，其中N为安全系数；反力墙为预埋钢板的钢筋混凝土结构或者钢制反力支座。

8.根据权利要求1所述的一种火箭发动机地面动态点火试验装置，其特征在于，设备基础(5)为钢筋混凝土结构，设备基础(5)的质量大于Z向作动器模块(32)总推力的50倍。