CN109236502A - 一种火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置，所述的火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置由底座(1)、立轴(2)、转盘(3)、滚轮(4)、滚轮支架(5)、水平转动电机(6)、水平转动传动轮(7)、水平转动电机安装座(8)、压紧轮(9)、压紧轮安装座(10)、水平轴座(11)、垂直转动电机安装座(12)、垂直转动电机(13)、垂直转动传动轮(14)、水平轴(15)、发动机安装架(16)组成，适用于在火箭发动机摇摆高空模拟试验中使发动机喷管与扩压器对正，保持真空舱内压力稳定。

Description

一种火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置

技术领域

本发明涉及一种转动装置，尤其是涉及一种应用于火箭发动机摇摆高空模拟试验的转动装置。

背景技术

在高空和空间工作的火箭发动机，所处的工作环境(压力、温度、空气密度等)与地面不同，因此发动机工作的许多情况，如点火、起动特性、推力性能等也与地面差别很大，为了获得发动机在高空环境下的实际性能，需要进行高空模拟试验。发动机高空模拟试验，是在地面上用人工方法创造一个高空环境，将发动机或组合件置于这种环境进行各种试验。

发动机高空模拟试验系统主要包括“发动机-扩压器系统”和“发动机-扩压器-抽气系统”两类。

发动机-扩压器系统：这类高空模拟试验系统的真空获得方法是将火箭发动机置于真空舱内，而在发动机喷管出口接一超音速扩压器，扩压器尾端与大气相通，当火箭发动机点火后，燃气便从发动机喷管喷出进入扩压器，随道发动机燃烧室压力的增大，气流便在喷管喉部达到超音速，燃烧室压力进一步增大，正激波便会从喉部下游移向喷嘴出口，离开喷管并在扩压器内形成封闭的正激波系，由于这一激波系在扩压器内部的传播，就会产生低压区，火箭发动机喷管周围的空气便与超音速燃气流一起被燃气流的引射作用输运到大气中去。

发动机-扩压器-抽气系统：这类高空模拟试验系统中，扩压器将火箭发动机燃气引射增压到某一低于大气压的低压容器中，再利用大排气量系统对低压容器抽气，将燃气排入大气中去，这里扩压器起了抽气系统一个增压级的作用。

为了改变航天飞行器的飞行轨道或姿态，有些火箭发动机或其推力室需要摇摆以实现推力矢量控制。为了确保成功，需要在飞行前对摇摆发动机及其伺服作动系统的性能及可靠性进行的考核，在真空环境、极端温度环境、飞行器或推进系统产生的各种振动环境条件下进行输入功率、偏转角精度、角速度或加速度、信号响应特性和过调限位等较全面的测试验证。

在目前的火箭发动机高空模拟试验台上，为了使发动机与扩压器匹配工作，安装固定发动机时使其轴线与扩压器轴线重合。若发动机摇摆，则两者轴线偏离。对于“发动机-扩压器系统”类试验系统，由于扩压器入口面尺寸与发动机喷管出口尺寸接近，发动机摇摆会使燃气流不能全部被扩压器收集，从而真空舱内无法满足试验所需真空环境；对于“发动机-扩压器-抽气系统”类试验系统，虽然可以利用较大入口尺寸的扩压器与摇摆发动机匹配工作，但发动机摆角不能太大(一般在8度以内)，而且发动机摇摆中由于燃气流方向改变造成返流，真空舱内压力波动，模拟环境参数不稳定，不能满足大摆角(10度以上)发动机高空模拟试验要求。

综上所述，由于受试验条件限制，目前高空工作的摇摆发动机飞行前的高空模拟试验往往分别进行发动机不摇摆情况下的性能与可靠性点火试验和发动机不点火情况下的摇摆试验，试验验证不够充分。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有火箭发动机摇摆高空模拟试验技术的不足，提供一种新的转动装置，尤其是适用于火箭发动机摇摆高空模拟试验的转动装置。

为解决上述问题，本发明是通过以下方案实现的：火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置由底座、立轴、转盘、滚轮、滚轮支架、水平转动电机、水平转动传动轮、水平转动电机安装座、压紧轮、压紧轮安装座、水平轴座、垂直转动电机安装座、垂直转动电机、垂直转动传动轮、水平轴、发动机安装架组成，其中水平转动电机、垂直转动电机为真空电机，在火箭发动机摇摆高空模拟试验中使发动机喷管与扩压器对正，保持真空舱内压力稳定。

由于采用了上述方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)配有本发明装置的火箭发动机高空模拟试验台具备火箭发动机摇摆情况下同时进行点火的高空模拟试验能力，发动机可双向摇摆，摆角可达10度以上；

(2)配有本发明装置的火箭发动机高空模拟试验台进行火箭发动机摇摆情况下同时进行点火的高空模拟试验时，可保持发动机喷管与扩压器对正，真空舱内模拟环境压力稳定。

附图说明

图1是本发明一种火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置的等轴测视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

由附图1给出，本发明由底座1、立轴2、转盘3、滚轮4、滚轮支架5、水平转动电机6、水平转动传动轮7、水平转动电机安装座8、压紧轮9、压紧轮安装座10、水平轴座11、垂直转动电机安装座12、垂直转动电机13、垂直转动传动轮14、水平轴15、发动机安装架16组成。

底座1为整个装置的基础，试验时，本装置通过底座1固定的高空模拟试验台真空舱内。立轴2固定在底座1上，用于限制转盘3绕垂直轴线水平转动。转盘3用于支承水平轴座11，可绕立轴2水平转动。滚轮4位于底座1和转盘3之间，用于支承转盘3并使其转动灵活，滚轮4的数量应大于3个。滚轮支架5用于控制滚轮4等间距排列，并绕立轴2转动。水平转动电机6用于提供转盘3绕立轴2水平转动的驱动力，工作在真空环境，为真空电机。水平转动传动轮7用于将水平转动电机6驱动转盘3绕立轴2水平转动的力传递给转盘3，可采用齿轮传动或涡轮涡杆传动的形式。水平转动电机安装座8用于将水平转动电机6安装固定于底座1上。压紧轮9用于将转盘3压紧于滚轮4上，防止转盘3晃动，压紧轮9的数量应大于3个。压紧轮安装座10用于将压紧轮9安装固定于底座1上。水平轴座11固定于转盘3上用于支承水平轴15及垂直转动电机安装座12。垂直转动电机安装座12用于将垂直转动电机13安装固定于水平轴座11上。垂直转动电机13用于提供发动机安装架16绕水平轴15垂直转动的驱动力，工作在真空环境，为真空电机。垂直转动传动轮14，用于将水平转动电机6驱动转盘3绕立轴2水平转动的力传递给转盘3，可采用齿轮传动或涡轮涡杆传动的形式。水平轴15固定在水平轴座11上，用于支承并限制发动机安装架16绕水平轴线垂直转动。发动机安装架16用于试验发动机的安装固定，可绕水平轴2垂直转动，还可随转盘3一起绕垂直轴线水平转动，发动机安装架16可根据发动机接口尺寸的不同而制作成不同形状，还可根据需要具备测量推力、推力矢量及力矩的能力。

试验前将本装置通过底座1安装固定在高空模拟试验台真空舱内，将试验发动机安装固定于发动机安装架16上。发动机在试验过程中摇摆时，通过水平转动电机6、垂直转动电机13控制转盘3、发动机安装架16反向转动，使发动机喷管方向始终正对扩压器入口，满足发动机与扩压器匹配工作条件，保证真空舱内压力稳定。

水平转动电机6、垂直转动电机13用于提供转动的驱动力，根据实际情况，还可用液压机构或气动机构代替。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置，其特征在于，所述的火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置由底座(1)、立轴(2)、转盘(3)、滚轮(4)、滚轮支架(5)、水平转动电机(6)、水平转动传动轮(7)、水平转动电机安装座(8)、压紧轮(9)、压紧轮安装座(10)、水平轴座(11)、垂直转动电机安装座(12)、垂直转动电机(13)、垂直转动传动轮(14)、水平轴(15)、发动机安装架(16)组成，其中水平转动电机(6)、垂直转动电机(13)为真空电机，在火箭发动机摇摆高空模拟试验中使发动机喷管与扩压器对正，保持真空舱内压力稳定。

2.根据权利要求1所述的火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置，其特征在于，所述的火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置的水平转动电机(6)、垂直转动电机(13)用液压机构或气动机构代替，实现转动功能。

3.根据权利要求1所述的火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置，其特征在于，所述的火箭发动机摇摆高空模拟试验转动装置的水平转动传动轮(7)、垂直转动传动轮(14)采用齿轮传动或涡轮涡杆传动的形式。