CN110702293A - 一种超音速发动机试验台进气推力测量装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种超音速发动机试验台进气推力测量装置，包括进气系统，发动机推力测量台架和高空模拟舱；高空模拟舱为密封的壳体结构，发动机推力测量台架固定安装在所述高空模拟舱内，被试发动机安装在发动机推力测量台架上；进气系统与被试发动机连通。本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置，设置拉瓦尔型的超音速喷管，实现超音速发动机试验时，超音速进气状态模拟，通过发动机进气供给源模拟发动机进气流量，进气总压，同时，通过氧气供给源为发动机进气进行补氧并通过温度模拟单元模拟发动机的进气温度，实现了发动机进气的真实模拟，模拟精度高，此外，其发动机推力测量台架，实现了发动机推力的测量，结构简单。

Description

一种超音速发动机试验台进气推力测量装置及使用方法

技术领域

本发明涉及发动机试验技术领域，尤其是一种超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法。

背景技术

发动机试验与测试技术是固体推进技术的重要组成部分，航空发动机在进行试飞前，需在地面做高空模拟试验，发动机试验时，要求一组进气参数，包括进气总压，进气空气流量，进气氧含量，进气总温，发动机供油油量称之为进气状态点，同时达到设定值及稳定后，记录其性能及参数或考核其性能。随着发动机的日趋成熟，超音速发动机的应用日趋广泛，在此基础上，用于飞机尤其是无人机的超音速发动机以及发动机地面试验时，发动机进气系统需要模拟超音速发动机的超音速进气状态，现有发动机试车台技术，对于超音速发动机进气模拟尚无成熟技术，同时对于模拟状态何时达到稳定状态也无准确的理论判定方法，导致试验模拟效果差，试验周期长，成本高，资源浪费情况严重。

此外，推力测量则是发动机试验与测试中需要测量的一个重要参数。要研究发动机推力，需要做大量反复的试验，这些试验若都放到飞行试验中是不可能的。主要原因是飞行试验成本高、周期长、信息收获量小、具有冒险性、需要耗费大量的人力。这就需要进行发动机地面试车试验，发动机地面试验是指在地面上根据特定的条件及环境要求，对系统进行静态试验，获取描述系统的各项性能指标信息，以便解决发动机推力测试过程中的关键问题，然而现有技术中，对于发动机推力的实验设备尚无成熟性技术。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法。

本发明的技术解决方案是：一种超音速发动机试验台进气推力测量装置，包括进气系统，发动机推力测量台架和高空模拟舱；高空模拟舱为密封的壳体结构，发动机推力测量台架固定安装在所述高空模拟舱内，被试发动机安装在发动机推力测量台架上；进气系统与被试发动机连通。

使用上述的超音速发动机试验台进气推力测量模拟超音速发动机进气参数测量超音速发动机推力的方法，包括如下步骤：

S100)、安装被试发动机和测量段

S110)、将用于测量发动机进气参数的测量段依次穿过第一测量段托架和第二测量段托架，将测量段置于第一测量段托架和第二测量段托架中；

S120)、根据被试发动机的悬挂位置将前接头和后接头安装到发动机安装顶架上；

S130)、将被发动机安装架安装到动架架体上后将被试发动机安装到前接头和后接头上；

S140)、调整测量段，将测量段一端与被试发动机进气口连接后，调整测量段托架，使测量段与发动机进气口同轴后定位测量段；

S200)、拆卸锁紧装置

松开紧定螺母，将紧定螺杆依次从后安装座的竖板，紧定挡板，动架架体后端的挡板拔出后，取出紧定挡板；

S300)、确定工作力传感器误差

S310)、工控机控制伺服电机启动带动液压加载装置工作，液压加载装置驱动校准油缸工作，校准油缸的活塞驱动标准力传感器发生位移进而带动动架架体发生位移，动架架体发生位移的过程中向工作力传感器施加力；

S320)、液压加载装置驱动校准油缸工作继续向标准力传感器施加加载力至预定值后卸载加载力至零值；标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值并反馈至工控机，显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值；

S330)、根据显示器显示的标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图；同一加载力下，工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器输出的力值与标准力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器输出的力值之差即为工作力传感器误差；

S400)、模拟超音速发动机进气参数

S410)、根据第一模拟状态点的进气总压和氧含量调节发动机进气供给压力调节阀和氧供给流量调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压和氧含量与第一模拟状态点发动机的进气总压和氧含量相同；

S420)、根据第一模拟状态点的进气总温调节酒精供给流量调节阀并启动点火器，点燃酒精使酒精燃烧，燃烧的酒精在第一介质通道与第二介质通道的第二介质换热，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总温与第一模拟状态点发动机的进气总温相同；

S430)、根据第一模拟状态点的进气总压调节发动机进气供给压力调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压与第一模拟状态点发动机的进气总压相同；

S500)、状态点模拟试验及测量该状态点下的被试发动机的推力

根据发动机模拟状态点的燃油需求量调节发动机燃油供给流量调节阀，使燃油供给源供给的燃油与发动机第一模拟状态点的燃油需求量相同，发动机点火，进行模拟状态点的进气模拟试验，显示器显示工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器输出的力值。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法，其进气系统在温度模拟单元和发动机进气口之间设置拉瓦尔型的超音速喷管，实现超音速发动机以及发动机地面试验时，超音速发动机的超音速进气状态模拟，通过发动机进气供给源模拟发动机进气流量，进气总压，同时，通过氧气供给源为发动机进气进行补氧并通过温度模拟单元模拟发动机的进气温度，实现了发动机进气的真实模拟，模拟精度高。

2、本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法，其发动机推力测量台架实现了发动机推力的测量，结构简单。

3、本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法，其发动机推力测量台架，巧妙的将动架通过弹簧片悬挂在定架上，并辅以力传感器测量发动机的推力，简单易行。

4、本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，设置测量段托架，以保证用于测量被试发动机进气参数的测量段与发动机同轴，既保证了发动机进气模拟的精度，又提高了发动机进气参数测量的精度。

5、本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，其动架总体刚度较大，为了保证试验架动态性能，在设计上合理分布受力元件，采用结构等强度原则，去掉材料的不受力部分等优化设计，减轻动架质量。

6、本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，其定架设置水平底座，提高整个定架的承力能力。

7、本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，设置锁紧状态，使发动机在未试验状态或者试验前安装发动机时，动架与定架保持固定状态，延长了发动机推力测量台架的使用寿命，同时避免在动架在自有状态下(未使用锁紧状态)下安装发动机及其相关试验件时对弹簧片施加不可逆外力甚至对弹簧片造成损伤，保证了发动机推力测量台架的精度。

8、本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，采用龙门式发动机安装架，将发动机悬挂设置，提高了发动机推力的测量精度，并设置前接头和后接头位置可调节，大幅提高了发动机安装架的适用范围，解决了以往一个发动机设置一个发动机安装架的问题。

9、本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，采用标准力传感器对工作力传感器进行工作力传感器的误差确定，静态校准，由此产生一组高精度的已知“模拟推力”对测力系统进行定度，由于它复现了试验状态的变形及受力情况，消除了由于试验时产生的变形、安装、温度、约束等引起的绝大部分系统误差，从而减小了推力测量不确定度。

10、本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置及其使用方法，其发动机推力测量台架中，通过标定绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图，将工作力传感器输出的力值通过特性曲线图准确的确定力的真实值，避免了每次试验对工作力传感器的校准，成本低，效率高。

附图说明

图1为本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置的结构示意图。

图2为本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置中，发动机推力测量台架的结构主视图。

图3为图2中A部的放大视图。

图4为图2中B部的放大视图。

图5为本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置中，发动机推力测量台架结构俯视图。

图6为图5中C部的放大视图。

图7为本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置中，发动机推力测量台架的测量段托架的结构示意图。

图8为图7中D部的放大视图。

图9为图7中E部的放大视图。

图10为本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置中，发动机推力测量台架的发动机安装架的结构主视图。

图11为本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置中，发动机推力测量台架的发动机安装架的结构侧视图。

图12为本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置中，发动机推力测量台架的发动机安装顶架的结构示意图。

图13为本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置中，发动机推力测量台架的力传感器校准的原理示意图。

图14为本发明的超音速发动机试验台进气推力测量装置中，进气系统的温度模拟单元的局部结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明所涉及的压力，总压，静压，动压，温度，总温，静温，动温与申请人的在先申请(申请号：CN201811164305.0，发明名称：一种超音速发动机试车台进气系统)相同，此外，本发明所涉及的进气系统，其在第一介质通道入口，出口，第一介质通道内，第二介质通道入口，出口，第二介质通道内，超音速喷管入口，出口，超音速喷管内均设置有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器均迎气流方向设置，用于测量设置传感器截面的总压和总温。

一种超音速发动机，尤其是适用于马赫数为1-5的超音速发动机，例如涡扇发动机、固冲发动机等航空航天发动机的试验台，尤其适用于超音速发动机高空多状态点模拟试验的试验台，其进气推力测量装置包括进气系统，发动机推力测量台架和高空模拟舱900；所述高空模拟舱900为密封的壳体结构，其外型不做限定，可以为长方体、椭球体等；所述发动机推力测量台架固定安装在所述高空模拟舱900内，被试发动机1安装在所述发动机推力测量台架上；所述排气系统与被试发动机1连通。其中，超音速发动机高空多状态点中，每个状态点的参数包括发动机进气总压，进气空气流量，进气氧成分，进气总温，发动机供油油量。

所述进气系统包括供给源，温度模拟单元60和超音速喷管401。

所述供给源包括燃油供给源10，氧气供给源20，发动机进气供给源30和酒精供给源40。

所述温度模拟单元包括管体61和壳体62，所述管体61位于所述壳体62 内部，所述管体61内为第一介质通道，所述管体61的外壁与所述壳体62的内壁之间的空间形成第二介质通道；所述温度模拟单元60工作时，第一介质在第一介质通道内流通，第二介质在第二介质通道内流通，第一介质温度高于第二介质，所述第一介质和第二介质通过所述管体61的管壁实现换热，所述超音速喷管401的出口与被试发动机1的吸气口固定连通。其中所述温度模拟单元60 和超音速喷管401的具体结构以及具体的连接方式请参见申请人的在先申请(申请号：CN201811164305.0，发明名称：一种超音速发动机试车台进气系统)。

所述燃油供给源10通过管路与所述被试发动机1连通，所述氧气供给源 20和所述发动机进气供给源30分别通过管路与第二介质通道的入口连通，第二介质通道的出口通过管路与所述超音速喷管401的入口等直段610的入口连通，所述超音速喷管401的超音速膨胀段650出口通过管路被试发动机的进气口连通，所述被试发动机1的进气口连通，为被试发动机1提供模拟的发动机超音速进气流量，进气马赫数，进气总压以及氧含量；所述酒精供给源40经过点火器后通过管路与第一介质通道的入口连通，第一介质通道的出口与外界连通，点火器将酒精点燃燃烧产生热量在所述温度模拟单元60内与第二介质通道内的第二介质换热以调节第二介质通道内的第二介质的温度，从而实现发动机进气温度模拟，本发明的发动机进气模拟真实，精度高，且结构简单。

连通所述燃油供给源10与所述被试发动机1的管路上设置有发动机燃油供给流量调节阀51，连通所述氧气供给源20与所述第二介质通道的入口的管路上设置有氧供给流量调节阀53，连通所述发动机进气供给源30与第二介质通道的入口的管路上设置有发动机进气供给压力调节阀55，连通所述酒精供给源 40与第一介质通道的入口的管路上设置有酒精供给流量调节阀56以实现各供给源的参数调节，满足多状态点的模拟。

优选的，所述进气系统包括发动机燃油供给截止阀52，氧供给截止阀54 和酒精供给截止阀57，所述发动机燃油供给截止阀52设置在连通所述燃油供给源10与所述被试发动机1的管路上；所述氧供给截止阀54设置在连通所述氧气供给源20与所述第二介质通道的入口的管路上；所述酒精供给截止阀57 设置在连通所述酒精供给源40与第一介质通道的入口的管路上。所述进气系统的使用过程中，开启所述发动机燃油供给流量调节阀51前开启所述发动机燃油供给截止阀52，开启所述氧供给流量调节阀53前开启氧供给截止阀54，开启所述酒精供给流量调节阀56前开启所述酒精供给截止阀57；关闭所述发动机燃油供给流量调节阀51后关闭所述发动机燃油供给截止阀52，关闭所述氧供给流量调节阀53后关闭氧供给截止阀54，关闭所述酒精供给流量调节阀56后关闭所述酒精供给截止阀57，以保证进气系统在非实验状态下的安全。

所述发动机推力测量台架，包括定架100，动架200和加载测量装置；所述加载测量装置包括弹簧片，加载机构330和工作力传感器350；所述动架200 通过所述弹簧片悬挂在定架100上，所述加载机构330固定安装在所述定架100 上，所述工作力传感器350两端分别连接所述定架100和动架200。

所述定架包括底座110，前安装座120，加载机构安装座130，第一定架弹簧片安装座140，定架工作力传感器安装座150，后安装座160和第二定架弹簧片安装座170；所述底座110为长方体结构，沿所述底座110长度方向，前安装座120和后安装座160分别固定安装在所述底座110的前端和后端，所述后安装座160包括横板和竖板，所述横板和竖板构成“L”型；所述加载机构安装座130固定安装在所述前安装座120上，所述第一定架弹簧片安装座140包括第一右定架弹簧片安装座141和第一左定架弹簧片安装座142，所述第一右定架弹簧片安装座141和第一左定架弹簧片安装座142固定安装在所述底座110 的前端并分别位于所述前安装座120两侧；所述定架工作力传感器安装座150 固定安装在所述底座110上并位于沿所述底座110长度方向的中心线上；所述第二定架弹簧片安装座170包括第二右定架弹簧片安装座171和第二左定架弹簧片安装座172，所述第二右定架弹簧片安装座171和第二左定架弹簧片安装座172固定安装在所述底座110的后端并分别位于所述后安装座160两侧。

所述动架200包括动架架体210，第一动架弹簧片安装座220，动架工作力传感器安装座230，第二动架弹簧片安装座240和动架标准力传感器安装座250 所述动架架体210包括右动架架体211，左动架架体212和动架连接板260，所述右动架架体211和左动架架体212结构相同，均为长方体结构且均与所述底座110平行，所述右动架架体211和左动架架体212沿长度方向的中心线与所述底座110沿长度方向的中心线平行，所述右动架架体211和左动架架体212 相对于所述底座110沿长度方向的中心线对称设置，所述动架连接板260为多个，多个所述动架连接板260将所述右动架架体211和左动架架体212固定连接；沿所述动架架体210长度方向，动架标准力传感器安装座250固定安装在所述动架架体210的前端底面；所述第一动架弹簧片安装座220包括第一右动架弹簧片安装座和第一左动架弹簧片安装座，所述第一右动架弹簧片安装座和第一左动架弹簧片安装座分别固定安装在所述右动架架体211和左动架架体 212的前端底面并分别位于所述动架标准力传感器安装座250两侧；所述动架工作力传感器安装座230固定安装在所述动架架体210的某一个动架连接板 260的底部并位于沿所述动架架体210长度方向的中心线上；所述第二动架弹簧片安装座240包括第二右动架弹簧片安装座和第二左动架弹簧片安装座，所述第二右动架弹簧片安装座和第二左动架弹簧片安装座分别固定安装在所述右动架架体211和左动架架体212的后端底面。

所述加载测量装置包括第一弹簧片310，第二弹簧片320，加载机构330，标准力传感器340和工作力传感器350；所述第一弹簧片310包括第一右弹簧片311和第一左弹簧片312，所述第一右弹簧片311两端分别与第一右定架弹簧片安装座141和第一右动架弹簧片安装座固定连接，所述第一左弹簧片312 两端分别与第一左定架弹簧片安装座142和第一左动架弹簧片安装座固定连接；所述第二弹簧片320包括第二右弹簧片321和第二左弹簧片322，所述第二右弹簧片321两端分别与第二右定架弹簧片安装座171和第二右动架弹簧片安装座固定连接，所述第二左弹簧片322两端分别与第二左定架弹簧片安装座 172和第二左动架弹簧片安装座固定连接；所述加载机构330固定安装在所述前安装座120的横板上，所述标准力传感器340固定安装在所述动架架体210 前端的挡板上，所述加载机构330和标准力传感器340同轴设置并与所述底座 110沿长度方向的中心线平行；所述工作力传感器350两端分别与定架工作力传感器安装座150和动架工作力传感器安装座230固定连接，所述工作力传感器350与所述加载机构330和标准力传感器340同轴设置；所述加载机构330包括伺服电机，电机电源，液压加载装置，校准油缸，电机电源与伺服电机电连接，伺服电机依次与液压加载装置和校准油缸连接，校准油缸的活塞与标准力传感器连接。

所述发动机推力测量台架包括用于支撑测量段的测量段托架，所述测量段托架包括同轴设置的第一测量段托架410和第二测量段托架420，所述第一测量段托架410和第二测量段托架420结构相同，且均固定安装在所述动架架体 210的顶面；所述测量段托架包括测量段托架支架411，测量段托架下环412，测量段托架上环413，测量段托架定位机构414和锁紧装置415；所述测量段托架支架411的底面与所述动架架体210的顶面固定连接，所述测量段托架下环 412和测量段托架上环413均为半圆形结构，所述测量段托架下环412和测量段托架上环413连接后构成圆形；所述测量段托架下环412与测量段托架支架 411一体成型；所述测量段托架定位机构414为3个，且结构相同，用于定位测量被试发动机1的进气参数的测量段，在本申请中，超音速喷管401即为测量段，喷管出口的管壁处固定安装有温度传感器，压力传感器，所述温度传感器和压力传感器均迎气流方向设置，用于测量设置传感器截面的总压和总温，即测量了发动机入口气体参数；3个测量段托架定位机构414沿测量段托架下环412和测量段托架上环413连接后构成圆形的径向方向均匀分布，其中，一个测量段托架定位机构414设置在测量段托架上环413的顶部，剩余2个测量段托架定位机构414设置在测量段托架下环412；所述测量段托架定位机构414 包括定位机构螺母4141，定位机构锁紧螺母4142和定位机构螺杆4143，所述定位机构螺杆4143穿过测量段托架下环412或测量段托架上环413，定位机构锁紧螺母4142套设于所述定位机构螺杆4143上并置于所述测量段托架下环 412或测量段托架上环413外侧与所述测量段托架下环412或测量段托架上环 413抵接，用于锁紧所述定位机构螺杆4143，所述定位机构螺母4141套设于所述定位机构螺杆4143上并与所述定位机构锁紧螺母4142抵接；所述锁紧装置 415为2个，且结构相同，用于固定连接所述测量段托架下环412和测量段托架上环413，2个锁紧装置415设置于所述测量段托架下环412和测量段托架上环413的连接端，所述锁紧装置415包括上锁紧板4151，下锁紧板4152，锁紧螺栓4153和锁紧螺母4154，所述上锁紧板4151固定连接在所述测量段托架上环413的前端面，所述上锁紧板4151下表面与所述测量段托架上环413的下表面重合，所述下锁紧板4152固定连接在所述测量段托架下环412的前端面，所述下锁紧板4152上表面与所述测量段托架下环412的的上表面重合，所述锁紧螺栓4153依次穿过所述下锁紧板4152和上锁紧板4151，所述锁紧螺母4154 与所述锁紧螺栓4153配合并与所述上锁紧板4151抵接。

所述发动机推力测量台架包括锁紧装置，所述锁紧装置包括紧定螺杆510，紧定挡板520和紧定螺母530，所述紧定螺杆510依次穿过所述动架架体210 后端挡板，紧定挡板520，所述后安装座160的竖板和紧定螺母530，所述紧定螺母530与所述紧定螺杆510配合，所述紧定挡板520和紧定螺母530均与所述后安装座160的竖板抵接。

所述发动机推力测量台架包括发动机安装架600，所述发动机安装架600 包括发动机安装顶架610，结构相同的左立柱620和右立柱630，前接头640，后接头650及吊耳660；所述左立柱620和右立柱630的底面与所述动架200 可拆卸连接；所述发动机安装顶架610与所述左立柱620和右立柱630顶面固定连接构成龙门型，所述前接头640和后接头650可拆卸的安装在所述发动机安装顶架610上，所述吊耳660与所述发动机安装顶架610固定连接；所述发动机安装顶架610包括前梁611，后梁612和纵梁613，所述前梁611和后梁 612平行设置且均与所述纵梁613固定连接，所述后梁612与所述纵梁613一端固定连接，所述前梁611，后梁612和纵梁613构成“土”字型；所述纵梁 613上设置有用于安装前接头640和后接头650的安装孔614；所述左立柱620 包括前柱621，后柱622和立柱连接杆623，所述前柱621和后柱622平行设置并通过若干立柱连接杆623固定连接。

所述发动机推力测量台架包括力传感器校准装置，所述力传感器校准装置包括工控机，显示器，标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置；工控机分别与显示器和伺服电机电连接，标准力传感器数据采集装置分别与标准力传感器和工控机电连接，工作力传感器数据采集装置分别与工作力传感器和工控机电连接。

使用所述超音速发动机试验台进气推力测量装置模拟超音速发动机进气参数测量超音速发动机推力的方法，包括如下步骤：

S100)、安装被试发动机1和测量段

S110)、将用于测量发动机进气参数的测量段依次穿过第一测量段托架410 和第二测量段托架420，将测量段置于第一测量段托架410和第二测量段托架 420中；

S120)、根据被试发动机1的悬挂位置将前接头640和后接头650安装到纵梁613上；

S130)、将发动机安装架600安装到动架架体210上后将被试发动机1安装到所述前接头640和后接头650上；

S140)、调整测量段，将测量段一端与被试发动机1的进气口连接后，调整测量段托架定位机构414中的定位机构螺杆4143，使测量段与发动机进气口同轴后依次旋转测量段托架定位机构414中的定位机构锁紧螺母4142和定位机构螺母4141。

S200)、拆卸锁紧装置

松开紧定螺母530，将紧定螺杆510依次从所述后安装座160的竖板，紧定挡板520，动架架体210后端的挡板拔出后，取出紧定挡板520。

S300)、确定工作力传感器误差

S310)、工控机控制伺服电机启动带动液压加载装置工作，液压加载装置驱动校准油缸工作，校准油缸的活塞驱动标准力传感器340发生位移进而带动所述动架架体210发生位移，动架架体210发生位移的过程中向工作力传感器350 施加力；

S320)、液压加载装置驱动校准油缸工作继续向标准力传感器340施加加载力至预定值后卸载加载力至零值；标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器340和工作力传感器350在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值并反馈至工控机，显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器340和工作力传感器350在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值；

S330)、根据显示器显示的标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器340和工作力传感器350在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值绘制标准力传感器340和工作力传感器350的特性曲线图；同一加载力下，工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器350 输出的力值与标准力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器340输出的力值之差即为工作力传感器误差。

S400)、模拟超音速发动机进气参数(具体模拟方法参见申请人在先申请：申请号：CN201811164305.0，发明名称：一种超音速发动机试车台进气系统)

S410)、根据第一模拟状态点的进气总压和氧含量调节发动机进气供给压力调节阀和氧供给流量调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压和氧含量与第一模拟状态点发动机的进气总压和氧含量相同。

S420)、根据第一模拟状态点的进气总温调节酒精供给流量调节阀并启动点火器，点燃酒精使酒精燃烧，燃烧的酒精在第一介质通道与第二介质通道的第二介质换热，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总温与第一模拟状态点发动机的进气总温相同。

S430)、根据第一模拟状态点的进气总压调节发动机进气供给压力调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压与第一模拟状态点发动机的进气总压相同。

S500)、第一状态点模拟试验及测量该状态点下的被试发动机的推力

根据发动机第一模拟状态点的燃油需求量调节发动机燃油供给流量调节阀，使燃油供给源供给的燃油与发动机第一模拟状态点的燃油需求量相同，发动机点火，进行第一模拟状态点的进气模拟试验，显示器显示工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器350输出的力值。

S600)、第N状态点模拟试验及测量该状态点下的被试发动机的推力

分别调节氧供给流量调节阀，发动机进气供给压力调节阀，酒精供给流量调节阀和发动机燃油供给流量调节阀，使超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压、总温和氧含量与第N模拟状态点发动机的进气总压、总温和氧含量相同，燃油供给源供给的燃油与第N模拟状态点发动机的燃油需求相同；其中，N≥2；开始发动机第N状态点进气模拟试验至该状态点进气模拟试验并根据步骤S500的方法测量被试发动机在该状态点下的推力测量。

优选的，进行发动机进气模拟试验时，被试发动机处于飞行高度环境压力下，可以采用抽气设备抽取高空模拟舱内900的压力，优选，抽气设备为真空罐或引射器。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种超音速发动机试验台进气推力测量装置，其特征在于，包括进气系统，发动机推力测量台架和高空模拟舱；高空模拟舱为密封的壳体结构，发动机推力测量台架固定安装在高空模拟舱内，被试发动机安装在发动机推力测量台架上；进气系统与被试发动机连通。

2.根据权利要求1所述的超音速发动机试验台进气推力测量装置，其特征在于：进气系统包括供给源，温度模拟单元和超音速喷管；供给源包括燃油供给源，氧气供给源，发动机进气供给源和酒精供给源。

3.根据权利要求2所述的超音速发动机试验台进气推力测量装置，其特征在于：温度模拟单元包括管体和壳体，管体位于壳体内部，管体内为第一介质通道，管体的外壁与壳体的内壁之间的空间形成第二介质通道；燃油供给源通过管路与被试发动机连通，氧气供给源和发动机进气供给源分别通过管路与第二介质通道的入口连通，第二介质通道的出口通过管路与超音速喷管的入口等直段的入口连通，超音速喷管的超音速膨胀段通过管路被试发动机的进气口连通，酒精供给源经过点火器后通过管路与第一介质通道的入口连通，第一介质通道的出口与外界连通。

4.根据权利要求3所述的超音速发动机试验台进气推力测量装置，其特征在于：

连通燃油供给源与被试发动机的管路上设置有发动机燃油供给流量调节阀和发动机燃油供给截止阀；

连通氧气供给源与第二介质通道的入口的管路上设置有氧供给流量调节阀和氧供给截止阀；

连通发动机进气供给源与第二介质通道的入口的管路上设置有发动机进气供给压力调节阀。

5.根据权利要求1所述的超音速发动机试验台进气推力测量装置，其特征在于：发动机推力测量台架，包括定架，动架和加载测量装置；加载测量装置包括弹簧片，加载机构和工作力传感器；动架通过弹簧片悬挂在定架上，加载机构固定安装在定架上，工作力传感器两端分别连接定架和动架。

6.根据权利要求5所述的超音速发动机试验台进气推力测量装置，其特征在于：动架包括动架架体，第一动架弹簧片安装座，动架工作力传感器安装座，第二动架弹簧片安装座和动架标准力传感器安装座；沿动架架体长度方向，动架标准力传感器安装座固定安装在动架架体的前端底面；第一动架弹簧片安装座包括2个固定安装在动架架体的前端底面并分别位于动架标准力传感器安装座两侧；动架工作力传感器安装座固定安装在动架架体底部并位于沿动架架体长度方向的中心线上；第二动架弹簧片安装座包括2个分别固定安装在动架架体的后端底面。

7.根据权利要求6所述的超音速发动机试验台进气推力测量装置，其特征在于：

定架包括底座，前安装座，加载机构安装座，第一定架弹簧片安装座，定架工作力传感器安装座，后安装座和第二定架弹簧片安装座；底座为长方体结构，沿底座长度方向，前安装座和后安装座分别固定安装在底座的前端和后端，后安装座包括横板和竖板，横板和竖板构成“L”型；加载机构安装座固定安装在前安装座上，第一定架弹簧片安装座包括2个，固定安装在底座的前端并分别位于前安装座两侧；定架工作力传感器安装座固定安装在底座上并位于沿底座长度方向的中心线上；第二定架弹簧片安装座包括2个，固定安装在底座的后端并分别位于后安装座两侧。

8.根据权利要求7所述的超音速发动机试验台进气推力测量装置，其特征在于：加载测量装置包括第一弹簧片，第二弹簧片，加载机构，标准力传感器和工作力传感器；第一弹簧片包括2个，每个第一弹簧片分别与一个第一定架弹簧片安装座和一个第一动架弹簧片安装座固定连接，第二弹簧片包括2个，每个第二弹簧片两端分别与一个第二定架弹簧片安装座和一个第二动架弹簧片安装座固定连接；加载机构固定安装在前安装座的横板上，标准力传感器固定安装在动架架体前端的挡板上，加载机构和标准力传感器同轴设置并与底座沿长度方向的中心线平行；工作力传感器两端分别与定架工作力传感器安装座和动架工作力传感器安装座固定连接，工作力传感器与加载机构和标准力传感器同轴设置。

9.根据权利要求5所述的超音速发动机试验台进气推力测量装置，其特征在于：加载机构包括伺服电机，电机电源，液压加载装置，校准油缸，电机电源与伺服电机电连接，伺服电机依次与液压加载装置和校准油缸连接，校准油缸的活塞与标准力传感器连接。

10.一种使用权利要求1-9任一项所述的超音速发动机试验台进气推力测量模拟超音速发动机进气参数测量超音速发动机推力的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100)、安装被试发动机和测量段

S110)、将用于测量发动机进气参数的测量段依次穿过第一测量段托架和第二测量段托架，将测量段置于第一测量段托架和第二测量段托架中；

S120)、根据被试发动机的悬挂位置将前接头和后接头安装到发动机安装顶架上；

S130)、将被发动机安装架安装到动架架体上后将被试发动机安装到前接头和后接头上；

S140)、调整测量段，将测量段一端与被试发动机进气口连接后，调整测量段托架，使测量段与发动机进气口同轴后定位测量段；

S200)、拆卸锁紧装置

松开紧定螺母，将紧定螺杆依次从后安装座的竖板，紧定挡板，动架架体后端的挡板拔出后，取出紧定挡板；

S300)、确定工作力传感器误差

S310)、工控机控制伺服电机启动带动液压加载装置工作，液压加载装置驱动校准油缸工作，校准油缸的活塞驱动标准力传感器发生位移进而带动动架架体发生位移，动架架体发生位移的过程中向工作力传感器施加力；

S320)、液压加载装置驱动校准油缸工作继续向标准力传感器施加加载力至预定值后卸载加载力至零值；标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值并反馈至工控机，显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值；

S330)、根据显示器显示的标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图；同一加载力下，工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器输出的力值与标准力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器输出的力值之差即为工作力传感器误差；

S400)、模拟超音速发动机进气参数

S410)、根据模拟状态点的进气总压和氧含量调节发动机进气供给压力调节阀和氧供给流量调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压和氧含量与模拟状态点发动机的进气总压和氧含量相同；

S420)、根据模拟状态点的进气总温调节酒精供给流量调节阀并启动点火器，点燃酒精使酒精燃烧，燃烧的酒精在第一介质通道与第二介质通道的第二介质换热，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总温与模拟状态点发动机的进气总温相同；

S430)、根据模拟状态点的进气总压调节发动机进气供给压力调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压与模拟状态点发动机的进气总压相同；

S500)、状态点模拟试验及测量该状态点下的被试发动机的推力

根据发动机模拟状态点的燃油需求量调节发动机燃油供给流量调节阀，使燃油供给源供给的燃油与发动机模拟状态点的燃油需求量相同，发动机点火，进行模拟状态点的进气模拟试验，显示器显示工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器输出的力值。

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