CN111795828A - 一种水平模拟发射试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水平模拟发射试验装置及方法，该水平模拟发射试验装置包括：模拟发动机，其通过发动机转接工装与承力墙相连；用于固定模拟发动机的发动机架车，发动机架车安装于固定在水平的地面基座的架车轨道；发射台，其包括发射台骨架、辅助支撑、导流器；发射台骨架与地面的连接处设有第一传感器；辅助支撑与承力墙的连接处还设有第二传感器；热防护结构为耐高温抗烧蚀材料结构，其包括安装于发射台骨架外侧的防护结构以及固定在地面基座上的水平板结构。本发明还涉及一种水平模拟发射试验方法，包括步骤：模拟发动机点火，采集所有传感器的相关数据，记录相关数据。本发明的突出优点是低成本水平状态下模拟真实火箭发射环境，并可考核发射装置导流及热防护结构的性能。

Description

一种水平模拟发射试验装置及方法

技术领域

本申请涉及火箭地面设备试验领域，特别涉及一种水平模拟发射试验装置及方法。

背景技术

目前火箭发动机高能固体推进剂技术的快速发展，导致发射装置的导流及热防护性能要求也大大提高，燃气流排导性能可能影响火箭发射的成败。

随着计算机仿真技术的发展，发射装置导流及热防护性能可以通过流场仿真计算进行评价。但是计算机仿真并不能完全模拟火箭真实发射时力和热综合作用环境，还需要开展地面试验或者发射试验进行验证。而地面试验一般采用冷态缩比试验或小型发动机热态模拟试验，冷态缩比试验是利用推力相似原理观察测量与流场有关的参数，无法考核材料受热后的性能参数；小型发动机热态模拟试验，利用单位面积动量相似原理模拟正式发动机相关参数，但是考核范围有限。发射试验虽对发射装置导流及热防护性能考核全面，但成本较高，且需要考虑导流及热防护结构破坏对发射试验产生的不利影响，存在导致发射试验失败的风险。

发明内容

为解决发射装置导流及热防护结构研制周期长、发射试验考核风险大及成本高等问题，本发明实施例提出了一种水平模拟发射试验装置及方法，在可充分考核发射装置导流及热防护结构的性能，发动机水平状态下完全模拟真实发射工况的力、热综合环境，降低发射试验风险，并有效控制了试验成本。

第一方面，提供了一种水平模拟发射试验装置，其特征在于，包括：模拟发动机，所述模拟发动机固定于发动机架车上，并通过发动机转接工装与承力墙相连；

所述的发动机架车安装于固定在水平的地面基座的架车轨道；

发射台，所述发射台包括：

发射台骨架，所述发射台骨架通过固定工装垂直地固定于地面；所述发射台骨架与地面的连接处设有第一传感器；

辅助支撑，所述辅助支撑一端固定于发射台骨架，另一端通过固定工装与承力墙固定；所述辅助支撑与承力墙的连接处还设有第二传感器；

导流器，所述导流器的导流面朝向模拟发动机，并安装于发射台骨架；

热防护结构，所述热防护结构为耐高温抗烧蚀材料结构，其包括安装于发射台骨架外侧的防护结构以及与固定于地面基座上的水平板结构。

多个传感器，所述多个传感器设置于待检测位置。

一些实施例中，所述的模拟发动机上方还设有龙门架，所述龙门架固定于地面基座用于档止所述模拟发动机。

在一些实施例中，所述发动机转接工装通过法兰连接于模拟发动机和承力墙。

在一些实施例中，所述传感器包括第一传感器和第二传感器；所述第一传感器为载荷传感器，其设置于发射台骨架与地面的连接处；所述第二传感器为载荷传感器，其设置于所述辅助支撑与承力墙的连接处。

在一些实施例中，所述传感器还包括设置于所述导流器背部的振动传感器。

在一些实施例中，所述传感器还包括设置于所述承力墙、地面基座上的温度传感器或压力传感器。

在一些实施例中，所述水平板结构通过固定工装固定于地面基座。

第二方面，提供了一种水平模拟发射试验方法，该方法基于上述的一种水平模拟发射试验装置，其特征在于，包括以下步骤：

模拟发动机点火；采集所有传感器的相关数据；记录相关数据。

在一些实施例中，所述模拟发动机点火前，根据试验需要增加传感器，将传感器设置于待测试位置。

在一些实施例中，所述模拟发动机点火前，根据试验需要调整所述水平板结构的尺寸和位置。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种水平模拟发射试验装置及方法，由于该水平模拟发射试验装置及方法中发动机在水平状态下可以完全模拟真实火箭发射工况的力、热综合环境，从而实现对火箭发射装置导流及热防护结构的性能进行考核，并获得发射装置需要测试部位的冲击载荷、振动、压力、温度等参数，不仅降低了火箭发射试验风险，并有效控制了试验成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种水平模拟发射试验装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的发射台与热防护结构的示意图。

其中，1-模拟发动机，2-发动机转接工装，3-发动机架车，4-龙门架，5-架车轨道，6-发射台骨架，60-第一传感器，7-辅助支撑，70-第二传感器，8-导流器，9-热防护结构，90-水平板结构，91-防护结构，10-承力墙，11-地面基座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种水平模拟发射试验装置，其能还原火箭发射时的复杂环境，并用于对发射装置的导流及热防护结构的性能进行考核。

如图1所示，本发明所述的一种水平模拟发射试验装置包括模拟发动机1，模拟发动机1固定于发动机架车3上，并通过发动机转接工装2与承力墙10相连。在一些实施例中，发动机转接工装2通过法兰分别与模拟发动机1和承力墙10相连，该设置可根据试验需要调整模拟发动机1的喷管出口距离发射台的距离，并限制模拟发动机1向前窜动。

发动机架车3安装于固定在水平的地面基座11的架车轨道5，发动机架车3对模拟发动机1起到支撑作用，并可载着模拟发动机1沿架车轨道5滑动。通过发动机转接工装2和发动机架车3的调整可适应不同直径和长度的发动机，适用范围广。

在本实施例中，模拟发动机1上方还设有龙门架4，龙门架4固定于地面基座11用于档止模拟发动机1。

如图1所示，本发明所述的一种水平模拟发射试验装置还包括发射台，所述发射台包括：发射台骨架6、辅助支撑7、导流器8。

其中，发射台骨架6为发射台的主要承力结构，通过固定工装垂直地固定于地面，在发射台骨架与地面连接的支耳处安装有第一传感器60。在本实施例中，第一传感器60为载荷传感器，用于测量发射试验过程中的冲击载荷。

辅助支撑7一端固定于发射台骨架6，另一端通过固定工装与承力墙10固定，辅助支撑7平行于地面，用于支撑发射台骨架6来承受燃气流冲击作用。辅助支撑7与承力墙10的连接处还设有第二传感器70。在本实施例中，第二传感器70为载荷传感器，用于测量发射试验过程中的冲击载荷。

如图1所示，导流器8的导流面朝向模拟发动机1，并安装于发射台骨架6，用于排导模拟发动机1点火后的燃气流。在一些实施例中，导流器8背部还布置有振动传感器，用于测量发射试验过程中的振动强度。

如图2所示，本发明所述的一种水平模拟发射试验装置还包括热防护结构9，热防护结构9为耐高温抗烧蚀材料结构，其包括安装于发射台骨架6外侧的防护结构91以及固定在地面基座上的水平板结构90。在本实施例中，水平板结构90通过固定工装固定于地面基座11，用于模拟真实发射装置(发射车)尾部舱体结构。由于热防护结构9是耐高温抗烧蚀的材料结构，可有效隔离模拟发动机1点火后尾焰的高温高速燃气流烧蚀，起到保护发射装置尾部舱体结构和发射台骨架6的作用。

在一些实施例中，承力墙10、地面基座11上还布置有若干温度传感器或压力传感器，可根据试验需要，测量相关的温度和压力数据，再通过试验数据来校对和修正理论仿真结果。

本发明实施例还提供了一种水平模拟发射试验方法，该方法基于上述的水平模拟发射试验装置，通过该试验方法可根据不同试验目的的需求，测得真实火箭或导弹发射时的综合热力参数，并可实现对发射装置的导流及热防护结构的性能进行考核。

在本实施例中，上述的水平模拟发射试验方法，包括以下步骤：

给模拟发动机1点火；

采集所有传感器的相关数据；

记录相关数据。

在一些实施例中，给模拟发动机1点火前，可根据试验需要增加传感器，将传感器设置于的待测试位置。传感器可根据试验要求设置成温度传感器、压力传感器、振动传感器或者载荷传感器等。用于测量模拟发动机1点火后的相关温度、压力、振动和载荷数据。

在一些实施例中，可根据试验需要调整水平板结构90的尺寸和位置，以模拟靠近待发射发动机一侧的发射装置尾部结构与发动机相对位置关系，可适用范围更广。

具体来说，由于模拟对象的不同，水平板结构90的形状、大小、厚度、材料等参数会发生变化，因此，需要使用不同的水平板结构90来进行模拟。

通过上述实施例，在水平状态下完全模拟了火箭真实发射工况的力、热综合环境，可充分考核发射装置导流及热防护结构的性能，降低发射试验风险，并有效控制了试验成本。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种水平模拟发射试验装置，其特征在于，其包括：

模拟发动机(1)，所述模拟发动机(1)固定于发动机架车(3)上，并通过发动机转接工装(2)与承力墙(10)相连；

所述的发动机架车(3)安装于固定在水平的地面基座(11)的架车轨道(5)；

发射台，所述发射台包括：

发射台骨架(6)，所述发射台骨架(6)通过固定工装垂直地固定于地面；

辅助支撑(7)，所述辅助支撑(7)一端固定于发射台骨架(6)，另一端通过固定工装与承力墙(10)固定；

导流器(8)，所述导流器(8)的导流面朝向模拟发动机(1)，并安装于发射台骨架(6)；

热防护结构(9)，所述热防护结构(9)为耐高温抗烧蚀材料结构，其包括安装于发射台骨架(6)外侧的防护结构(91)以及固定于地面基座(11)上的相连接的水平板结构(90)；

多个传感器，所述多个传感器设置于待检测位置。

2.如权利要求1所述的一种水平模拟发射试验装置，其特征在于：

所述的模拟发动机(1)上方还设有龙门架(4)，所述龙门架(4)固定于地面基座(11)用于档止所述模拟发动机(1)。

3.如权利要求1所述的一种水平模拟发射试验装置，其特征在于：

所述发动机转接工装(2)通过法兰连接于模拟发动机(1)和承力墙(12)。

4.如权利要求1所述的一种水平模拟发射试验装置，其特征在于：

所述传感器包括第一传感器(60)和第二传感器(70)；

所述第一传感器(60)为载荷传感器，其设置于发射台骨架(6)与地面的连接处；

所述第二传感器(70)为载荷传感器，其设置于所述辅助支撑(7)与承力墙(10)的连接处。

5.如权利要求1所述的一种水平模拟发射试验装置，其特征在于：

所述传感器还包括设置于所述导流器(8)背部的振动传感器。

6.如权利要求1所述的一种水平模拟发射试验装置，其特征在于：

所述传感器还包括设置于所述承力墙(10)、地面基座(11)上的温度传感器或压力传感器。

7.如权利要求1所述的一种水平模拟发射试验装置，其特征在于：

所述水平板结构(90)通过固定工装固定于地面基座(11)。

8.一种水平模拟发射试验方法，该方法基于权利要求1-7任意一项所述的一种水平模拟发射试验装置，其特征在于，包括以下步骤：

模拟发动机(1)点火；

采集所有传感器的相关数据；

记录相关数据。

9.如权利要求8所述的一种水平模拟发射试验方法，其特征在于：

所述模拟发动机(1)点火前，根据试验需要增加传感器，将传感器设置于待测试位置。

10.如权利要求8所述的一种水平模拟发射试验方法，其特征在于：所述模拟发动机(1)点火前，根据试验需要调整所述水平板结构(90)的尺寸和位置。

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