[发明专利]一种火箭发动机地面动态点火试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种火箭发动机地面动态点火试验装置及方法，装置包括控制单元、安装架、激振单元、推力台架、设备基础和动力单元；火箭发动机地面动态点火试验方法包括功能解耦方法和时变补偿控制方法；功能解耦方法包括运动解耦方法和力解耦方法，既实现了振动环境适应性试验与火箭试车点火试验的复合效应，又避免了振动对推力测试的干扰；时变补偿控制方法，提出了一种变增益系数的时变系统伺服补偿方法和一种变质量传递函数辨识法的时变系统振动补偿控制方法，补偿了发动机点火时间历程中被试件状态变化对激振系统控制精度的影响，提高振动试验的载荷控制精度；本申请满足了同时开展火箭发动机振动环境适应性试验和试车点火功能试验的研究和考核需求。

技术领域

本发明属于装备环境工程技术领域，具体涉及一种火箭发动机地面动态点火试验装置及方法。

背景技术

大型火箭、各类高速导弹等高速飞行器从发射到飞行，要经受十分复杂的动力学环境，例如：发射时要经受发动机强劲气流的喷气噪声，高速飞行时要经受附面层气流压力脉动引起的空气动力噪声，潜射飞行器还要承受飞行器出水时空泡溃灭引起的载荷等，这些振动载荷对火箭发动机的结构和功能系统可能造成峰值破坏或疲劳损伤，可能导致单次飞行任务失败或不易暴露的设计缺陷。因此，火箭发动机研制过程中开展结构和功能系统对飞行剖面振动载荷适应性的研究及评估工作，对保证火箭高质量完成发射使命具有重要意义。

由于试验加载技术手段的制约，当前火箭发动机的环境适应性试验和试车点火试验一般都独立或序贯进行，如先开展公路运输、铁路运输、飞行振动等振动环境适应性试验，再进行试车点火试验。现有的试验方法和手段能够暴露大部分的设计、制造和装配问题，但这种独立或序贯的试验方法，难以评估振动对发动机工作过程的影响如：推进剂燃速、燃烧室压力、熔渣滞留、壳体过热等，在某些情况下会导致缺陷难以暴露。因此，深入认识振动环境下火箭发动机工作影响及影响程度十分有必要。由于飞行振动边界条件复杂，准确建立理论计算模型较为困难，特别需要开展振动条件下的发动机点火试验研究，了解其对发动机性能的影响。

因此急需研发出一种火箭发动机地面动态点火试验装置及方法来解决以上问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种火箭发动机地面动态点火试验装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种火箭发动机地面动态点火试验装置，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；控制单元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、双向振动谱形控制的振动控制模块、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、用于测试反馈的传感模块；

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；安装架包括用于安装火箭发动机和传递力的加载台架、用于防止加载台架被火箭发动机推离激振位置的约束模块、用于连接加载台架和火箭发动机的轴承模块、用于连接加载台架和激振单元的解耦模块；

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

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；推力台架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、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；

用于提供作动器模块安装基础和反作用力的设备基础；

用于提供高压液压油的动力单元；

X向作动器模块、Z向作动器模块安装在设备基础上；X向作动器模块的作用端和Z向作动器模块的作用端分别通过解耦模块与加载台架连接，火箭发动机通过多个轴承模块安装在加载台架上；反力墙安装在设备基础上，六分力测试模块安装在反力墙上，六分力测试模块与火箭发动机连接；