CN109060239A - 一种脉冲爆震发动机试车台推力测试动态标定方法和装置 - Google Patents
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- G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
Abstract
本发明提供了一种脉冲爆震发动机试车台推力测试动态标定方法和装置。采用激振器给测试系统施加一个与脉冲爆震发动机推力波形接近的梯形脉冲力，采用阻抗头输出对测试系统输出进行标定。当测试系统的固有频率一定时，以不同脉冲频率来驱动激振器，获得不同频率下的测试系统输出，利用传递函数和自相关函数方法获得相应频率下的幅值比和相位差，拟合绘制成幅值比和相位差曲线。本发明弥补了脉冲爆震发动机推力测试系统在动态校准方面的不足，在一定的测试系统固有频率和脉冲爆震发动机工作频率下获得的系统输出，根据幅值比和相位差曲线即可进行修正，可获得高精度的测试结果。
Description
技术领域
本发明属于发动机测试领域，具体涉及一种脉冲爆震发动机试车台推力测试动态标定方法和装置，主要用于脉冲爆震发动机试车台架推力测试校准上。
背景技术
目前传统的航空发动机推力测试装置，其原理是通过将航空发动机安装在动架之上，动架整体再通过数条等长的钢绳固定于测试间顶部，在与动架持平的位置安装静止架，并在动架与静止架之间唯一的接触受力点安装压力传感器。推力测试原理主要是通过发动机工作时，产生的推力会将动架整体往静止架的方向进行推动，当工作稳定时，发动机的推力便可以由推力传感器的测试值、悬挂钢绳的偏转角度以及发动机与动架的质量和来计算获得。该方法还延伸出了动架采用滑轨安装于静止架，用弹簧和阻尼器作为位移缓冲部件等方法。此方法的缺点，最终得到的发动机推力是通过数个参数的联立求解而得到的，而且先不论传感器得到的数据精度如何，其他项的获取精度并不能够很好的保证，尤其是在有冲击力或者周期推力的作用下时，钢绳的摆动、弹簧阻尼系统的周期性位移、往复变化的摩擦力都是难以直接得到的。因此，这个利用该方法测试的推力数值的准确性，在应用于冲击力和周期推力的情况下是难以保证的。
根据我国军标要求，科研、生产用各型试车台必须通过校准发动机定期对其进行校准，以确定试车台的修正值或修正系数。国内各试车台架大部分采用静态校准装置对发动机试车台进行校准，此种校准方式适合于涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机等连续稳定工作的发动机。而间歇性、周期性工作的脉冲爆震发动机需要推力测试系统的调节时间短、超调量小，静态校准并不能校准出测试系统是否满足以不同频率工作的脉冲爆震发动机的测试要求。
因此，为了保证脉冲爆震发动机的推力测试系统的准确性和适用性，在其静态性能满足要求后，需要对其进行动态标定，其动态测试精度关系到脉冲爆震发动机性能参数的评估及设计参数的选择。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种脉冲爆震发动机试车台推力测试动态标定方法和装置。与现有技术相比，本发明采用激振器给测试系统施加一个与脉冲爆震发动机推力波形接近梯形脉冲力，采用阻抗头输出对测试系统输出进行标定的方法，本发明弥补了脉冲爆震发动机推力测试系统在动态校准方面的不足，在一定的测试系统固有频率和脉冲爆震发动机工作频率下获得的系统输出，根据幅值比和相位差曲线即可进行修正，获得高精度的测试结果。该种方法可以校准被提高动态测试的精度，从而大大减少脉冲爆震发动机试车台推力测试时带来的测试不稳定。
技术方案
本发明的目的在于提供一种脉冲爆震发动机试车台推力测试动态标定方法和装置。
所述的一种脉冲爆震发动机试车台推力测试动态标定方法，步骤如下：
步骤一：采用电动力式激振器作为执行器，并配以梯形信号发生器和功率放大器，得到梯形动态力。
步骤二：用梯形信号发生器产生与脉冲爆震发动机推力波形接近的电信号，并由功率放大后输入到激振器中。
步骤三：激振器将电信号转换成力信号输出，采用阻抗头来捕捉激振器的力信号输出，然后利用柔性杆将推力传递到测试系统中。
步骤四：阻抗头和测试系统的输出经放大和A/D转换后，输入到计算机和数据处理软件中进行存储和显示。
步骤五：当测试系统的固有频率或发动机的脉冲频率发生变化时，必须重新对测试系统进行动态标定。
步骤六：当测试系统的固有频率一定时，以不同脉冲频率对来驱动激振器，获得不同频率下的测试系统输出，利用传递函数和自相关函数方法获得相应频率下的幅值比和相位差，拟合绘制成幅值比和相位差曲线。
步骤七：当测试系统的固有频率发生变化时，重复步骤六，获得该固有频率下的幅值比和相位差曲线。
步骤八：当测试系统的固有频率和激振频率一定时，幅值比和相位差基本不变，数据处理时，根据测得的幅值比和相位差曲线，给测试系统的输出乘以一个补偿系数，从而获得修正之后的输出结果。
所述的一种脉冲爆震发动机试车台推力测试动态标定系统装置，包括：测试系统和校准组件。测试系统分为静架组件和动架组件。静架组件包括支座、静架和推力传感器，推力传感器安装在静架上，静架固定在支座上。动架组件包括动架和脉冲爆震发动机。校准组件包括激振器、阻抗头和柔性杆，激振器作为执行器安装在激振器支架上，并与阻抗头相连接，脉冲爆震发动机安装在动架上，其与柔性杆、阻抗头位于同一轴线上。
本发明具有以下有益效果：
与传统航空发动机的稳态校准方式不同，本发明是一种新型的针对脉冲爆震发动机的动态校准方法和装置。脉冲爆震发动机周期性工作的特点使得其对测试系统有着更高的要求，测试系统的固有频率和脉冲爆震发动机的工作频率影响着测试结果的准确性。脉冲爆震发动机的性能评估和设计参数选择需要精确度高的测量结果，而采用传统的航空发动机校准装置只能校准脉冲爆震发动机测试系统的稳态性能，忽略了系统固有频率和脉冲爆震发动机工作频率对于测试的影响。所以测试系统还需要进行动态标定，明确系统固有频率和脉冲爆震发动机工作频率对于测量结果的影响，从而无保证测试的精确度。本发明弥补了脉冲爆震发动机推力测试系统在动态校准方面的不足，通过标定可以获得测试系统不同固有频率和脉冲爆震发动机不同工作频率下的幅值比和相位差曲线。在一定的测试系统固有频率脉冲爆震发动机工作频率下测得的系统输出，可根据幅值比和相位差曲线即可进行修正，获得高精度的测试结果。
附图说明
图1：脉冲爆震发动机推力测试动态标定系统示意图
图2：动态标定系统原理图
图3：某固有频率测试系统在发动机不同工作频率下所得的幅值比曲线图
图4：某固有频率测试系统在发动机不同工作频率下所得的相位差曲线图
图中：1-支座2-激振器支架3-激振器4-阻抗头5-柔性杆6-动架7-脉冲爆震发动机8-推力传感器9-静架
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述：
结合图1、图2、图3和图4，本发明提供了一种脉冲爆震发动机试车台推力测试动态标定方法和装置。图1为脉冲爆震发动机推力测试动态标定系统示意图，图2为动态标定系统原理图，图3为测试系统所得的幅值比曲线图，图4为测试系统所得的相位差曲线图。
根据图2所示，采用电动力式激振器(3)作为执行器，利用梯形信号发生器产生与脉冲爆震发动机推力波形接近的电信号，经由功率放大器放大后输入到激振器(3)中。激振器(3)将电信号转换成力信号输出，采用阻抗头(4)来捕捉激振器(3)的力信号输出，然后利用柔性杆(5)将推力传递到测试系统中。阻抗头(4)和测试系统推力传感器(8)的输出经放大和A/D转换后，输入到计算机和数据处理软件中进行存储和显示。
当测试系统的固有频率一定时，以不同脉冲频率来驱动激振器(3)，获得不同频率下的测试系统输出，利用传递函数和自相关函数方法获得相应频率下的幅值比和相位差，拟合绘制成幅值比和相位差曲线。如果测试系统的固有频率或发动机的脉冲频率发生变化，必须重新对测试系统进行动态标定，并获得该固有频率下的幅值比和相位差曲线。数据处理时根据所测试系统动态标定获得的幅值比和相位差曲线，给测试系统的输出乘以一个补偿系数，即可获得修正之后的输出结果。
Claims (2)
1.一种脉冲爆震发动机试车台推力测试动态标定方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：采用电动力式激振器作为执行器，用梯形信号发生器产生与脉冲爆震发动机推力波形接近的电信号，并由功率放大器放大后输入到激振器中；
步骤二：激振器将电信号转换成力信号输出，采用阻抗头来捕捉激振器的力信号输出，然后利用柔性杆将推力传递到测试系统中，阻抗头和测试系统的输出经放大和A/D转换后，输入到计算机和数据处理软件中进行存储和显示；
步骤三：当测试系统的固有频率一定时，以不同脉冲频率来驱动激振器，获得不同频率下的测试系统输出，利用传递函数和自相关函数方法获得相应频率下的幅值比和相位差，拟合绘制成幅值比和相位差曲线；
步骤四：当测试系统的固有频率或发动机的脉冲频率发生变化时，必须重新对测试系统进行动态标定，重复步骤三，即获得该固有频率下的幅值比和相位差曲线；
步骤五：当测试系统的固有频率和激振频率一定时，幅值比和相位差基本不变，数据处理时，根据测得的幅值比和相位差曲线，给测试系统的输出乘以一个补偿系数，即可获得修正之后的输出结果。
2.一种脉冲爆震发动机试车台推力测试动态标定系统装置，其特征在于：静架组件包括静架和推力传感器，静架固定在支座上，推力传感器安装在静架上；动架组件包括动架和脉冲爆震发动机，校准组件包括激振器、阻抗头和柔性杆，激振器作为执行器安装在激振器支架上，并与阻抗头相连接，脉冲爆震发动机安装在动架上，其与柔性杆、阻抗头位于同一轴线上。
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