CN113933044A - 火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法、装置及平台 - Google Patents

火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法、装置及平台 Download PDF

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CN113933044A
CN113933044A CN202111501318.4A CN202111501318A CN113933044A CN 113933044 A CN113933044 A CN 113933044A CN 202111501318 A CN202111501318 A CN 202111501318A CN 113933044 A CN113933044 A CN 113933044A
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pressure
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刘百奇
张胜敏
肖波
李伟
杨向明
刘建设
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Sichuan Xinghe Power Space Technology Co ltd
Beijing Xinghe Power Equipment Technology Co Ltd
Galactic Energy Beijing Space Technology Co Ltd
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Sichuan Xinghe Power Space Technology Co ltd
Beijing Xinghe Power Equipment Technology Co Ltd
Galactic Energy Beijing Space Technology Co Ltd
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Abstract

本申请实施例提供了一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法、装置及平台。测试方法包括：控制施压装置对柔性接头组件施加不同的轴向载荷，并获取在不同的轴向载荷下柔性接头组件的轴向位移变化量；确定轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系；确定柔性接头组件的工作压强与轴向载荷之间的对应关系；基于轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系和工作压强与轴向载荷之间的对应关系，确定工作压强与轴向位移变化量之间的对应关系。本申请实施例中，通过施压装置等效模拟柔性接头组件受到的轴向载荷，测试得到柔性接头组件的工作压强与轴向位移变化量之间的对应关系，测试周期短，安全性高。

Description

火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法、装置及平台
技术领域
本申请涉及发动机测试方法技术领域，具体而言，本申请涉及一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法、装置、平台、系统及计算机可读介质。
背景技术
柔性的喷管是火箭发动机实现推力矢量控制的主要结构之一，是一种借助柔性接头组件实现喷管摆动，并达到控制推力方向这一目的的摆动喷管。柔性接头组件能够在外力作用下摆动，在受到来自火箭发动机燃烧室内压强的作用时，会产生一定的轴向变形，导致喷管的摆角预测存在误差。因此，需要对柔性接头组件进行测试，获得不同工作压强下柔性接头组件的轴向位移变化量，以便精确预测飞行时火箭发动机的喷管的实际摆角。
但是，目前一般是使用热试车对柔性接头组件进行测试，这种现有测试方案的实施周期较长，对设备和场地的要求较高，安全性低。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法、装置、平台、系统及计算机可读介质，用以解决现有技术存在的现有测试方案实施周期较长，对设备和场地的要求较高，或安全性低等技术问题。
第一个方面，本申请实施例提供了一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法，包括：
控制施压装置对柔性接头组件施加不同的轴向载荷，并获取在不同的轴向载荷下柔性接头组件的轴向位移变化量；确定轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系；
确定柔性接头组件的工作压强与轴向载荷之间的对应关系；
基于轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系和工作压强与轴向载荷之间的对应关系，确定工作压强与轴向位移变化量之间的对应关系。
第二个方面，本申请实施例提供一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试装置，包括：
控制模块，用于控制施压装置对柔性接头组件施加不同的轴向载荷；
第一数据处理模块，用于获取在不同的轴向载荷下柔性接头组件的轴向位移变化量；确定轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系；
第二数据处理模块，确定工作压强与轴向载荷之间的对应关系；
第三数据处理模块，基于轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系和工作压强与轴向载荷之间的对应关系，确定工作压强与轴向位移变化量之间的对应关系。
第三个方面，本申请实施例提供一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试平台，包括：电连接的施压装置和控制器；
控制器用于执行如上述第一个方面提供的测试方法。
第四个方面，本申请实施例提供一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试系统，包括：待测试的火箭发动机喷管的柔性接头组件和如上述第三个方面提供的测试平台；
柔性接头组件置于测试平台内，被配置为使用测试平台进行测试。
第五个方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现如上述第一个方面提供的测试方法。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：
通过施压装置等效模拟柔性接头组件受到的轴向载荷，测试设备和测试场地要求不高，成本低，安全性高。
通过获取柔性接头组件受到不同的轴向载荷下的轴向位移变化量，基于轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系和工作压强与轴向载荷之间的对应关系，即可确定工作压强与轴向位移变化量之间的对应关系。整个实验周期较短，能够提高柔性接头组件的测试效率。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提供的一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法中，基于火箭发动机内外表面压强分布信息，确定火箭发动机内外表面受到的合力的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种喷管内外表面压强分布信息图；
图5为本申请实施例提供的一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试平台的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种施压装置与柔性接头组件装配的结构示意图。
图中：
1-柔性接头组件；11-柔性接头本体；12-连接件；13-固定件；
40-火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试装置；41-控制模块；42-第一数据处理模块；43-第二数据处理模块；44-第三数据处理模块；
50-火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试平台；51-施压装置；511-第一施压件；512-第二施压件；52-控制器。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本申请的发明人研究发现：
柔性喷管是一种借助柔性接头组件实施喷管摆动，达到控制火箭发动机的推力方向目的的摆动喷管，由活动体、固定体及柔性接头组件组成，喷管摆动的执行部件是柔性接头组件。柔性接头组件在受到强大的轴向载荷作用时，轴向变形较小，而在较小的侧向作动力的作用下，能产生较大的剪切变形，从而使喷管摆动。
柔性接头组件轴向压缩刚度比剪切刚度大得多，但在受到来自燃烧室内工作压强的作用时，仍会产生一定的轴向变形，柔性接头组件在未受到轴向载荷之前，其零位长度是一定的，受到轴向载荷后，会发生轴向位移，即处于零位的柔性接头组件发生偏斜。因此，需要对柔性接头组件进行测试，获得不同工作压强下柔性接头组件的轴向位移变化量，根据喷管的工作压强所对应的柔性接头组件的轴向位移变化量来计算其长度补偿量，以便设定长度补偿后的摆角即为实际摆角。
目前一般是使用热试车对柔性接头组件进行测试，具体采用水压或气压来模拟柔性接头组件承受工作压强，通过调节供水或供气的压力，获得不同工作压强下柔性接头组件的轴向位移变化量。但是，这种现有测试方案的实施周期较长，对设备和场地的要求较高，安全性低。
本申请提供的火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法、装置、平台、系统及计算机可读介质，旨在解决现有技术的如上技术问题。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
本申请实施例提供了一种火箭发动机喷管的柔性接头组件1的测试方法，具体流程示意图请参考图1，包括：
S101：控制器52控制施压装置51对柔性接头组件1施加不同的轴向载荷，并获取在不同的轴向载荷下柔性接头组件1的轴向位移变化量。确定轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系，之后执行步骤S103。
可选地，位移变化量可通过刻度尺等测量工具直接测量得到，无需复杂的测量工具，能够降低整个测试过程的测试成本。
S102：确定柔性接头组件1的工作压强与轴向载荷之间的对应关系。
S103：基于轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系和工作压强与轴向载荷之间的对应关系，确定工作压强与轴向位移变化量之间的对应关系。
本实施例提供的测试方法通过施压装置51等效模拟柔性接头组件1受到的轴向载荷，测试设备和测试场地要求不高，成本低，安全性高。通过获取柔性接头组件1受到不同的轴向载荷下的轴向位移变化量，基于轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系和工作压强与轴向载荷之间的对应关系，即可确定工作压强与轴向位移变化量之间的对应关系。整个实验周期较短，能够提高柔性接头组件1的测试效率。
基于同一发明构思，本申请还提供了另一种火箭发动机喷管的柔性接头组件1的测试方法，具体流程示意图请参考图2，包括：
S201：调整施压装置51内的油压压力，并获取在不同的油压压力下柔性接头组件1的轴向位移变化量，确定油压压力与轴向位移变化量之间的对应关系。
在本步骤中，通过调整施压装置51的油压压力，达到调整施压装置51对柔性接头组件1施加的轴向载荷的效果，使柔性接头组件1能够受到不同大小的轴向载荷。由于柔性接头组件1受到的轴向载荷不同，其产生的形变也不同，产生的轴向位移也不同。因此，相对于初始零位来讲，轴向位移变化量也不同。通过对获取得到的不同油压压力下柔性接头组件1的轴向位移变化量进行数据分析，得到油压压力与轴向位移变化量之间的对应关系。通过调整油压压力来调整轴向载荷，整个调整过程精确，也简单方便。
可选地，根据多次测试进行采样，获取多组包含油压压力与轴向位移变化量的数据，对多组数据进行分析处理，得到油压压力与轴向位移变化量之间的对应关系。
可选地，本申请中所提到的对应关系，可指包含变量的关系式、映射关系或其他关系模型等。
S202：基于油压压力与轴向载荷之间的对应关系和油压压力与轴向位移变化量之间的对应关系，确定轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系。
对于不同的施压装置51，其油压压力与施加的轴向载荷之间是存在对应关系的，这种对应关系可以从施压装置51的出厂属性中得到，也可以通过对施压装置51进行测试得到。将预先得到的或测试得到的油压压力与轴向载荷之间的对应关系，代入在步骤S201得到的油压压力与轴向位移变化量的对应关系中，得到轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系。
S203：基于火箭发动机内外表面压强分布信息，确定火箭发动机内外表面受到的合力。
请参考图4，图4示出了喷管内外表面压强的分布信息，通过测量相关参数以及计算能够得出火箭发动机内外表面受到的合力，具体可参考后续步骤S301-S304。
S204：基于火箭发动机的推力与火箭发动机内外表面受到的合力之间的对应关系、推力与工作压强之间的对应关系、合力与工作压强以及轴向载荷三者之间的对应关系，确定工作压强与轴向载荷之间的对应关系。
可以理解的是，对火箭发动机进行受力分析，可知火箭发动机的推力F与火箭发动机内外表面受到的合力之间存在对应关系，一般地，火箭发动机的推力等于火箭发动机内外表面受到的合力，合力分为第一内表面合力F1，第二内表面合力F2和第一外表面合力F3，有如下表达式：
Figure 998695DEST_PATH_IMAGE001
表达式(1)
可选地，火箭发动机的推力是基于下述方式确定的：
根据火箭发动机的推力系数、喷管的出口截面压强、喷管的初始喉径、喷管的效率、喷管的喉部烧蚀率以及火箭发动机工作时间，确定火箭发动机的推力。
具体地，推力表达式如下：
Figure 690708DEST_PATH_IMAGE002
表达式(2)
其中，推力系数为：
Figure 693299DEST_PATH_IMAGE003
表达式(3)
具体地，k为燃气比热比，Г为燃气比热比函数，可通过燃气比热比k确定得到具体关系式为
Figure 669214DEST_PATH_IMAGE004
。
Figure 505583DEST_PATH_IMAGE005
为喷管的出口截面压强，
Figure 12788DEST_PATH_IMAGE006
为喷管的初始喉径，
Figure 949563DEST_PATH_IMAGE007
为喷管的效率，
Figure 327455DEST_PATH_IMAGE008
为喷管的喉部烧蚀率，t为发动机工作时间。
Figure 426736DEST_PATH_IMAGE009
为工作压强，喷管的出口截面压强可根据下表达式计算：
Figure 358919DEST_PATH_IMAGE010
表达式(4)
其中，
Figure 968892DEST_PATH_IMAGE011
表示设计状态下火箭发动机工作的压强、喷管的出口截面压强。
最后，将表达式(2)、表达式(3)、表达式(4)代入表达式(1)中，可得出火箭发动机内外表面受到的合力与工作压强Pc之间的对应关系，再根据火箭发动机内外表面受到的合力与轴向载荷Fs之间的对应关系，即可得出工作压强Pc与轴向载荷Fs之间的对应关系，具体表达式可参考后续步骤。
S205：根据工作压强与轴向载荷之间的对应关系，轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系，确定出多组对应的工作压强与轴向位移变化量。
在已知工作压强Pc与轴向载荷Fs之间的对应关系的基础上，可通过施压装置51施加的轴向载荷Fs，确定得到此时对应的工作压强Pc的具体数值，根据多次测试进行采样，获取多组包含轴向载荷Fs与轴向位移变化量Δh的数据，以得到多组对应的工作压强Pc与轴向位移变化量Δh。
S206：对多组对应的工作压强与轴向位移变化量进行拟合，得到工作压强与轴向位移变化量的对应关系。
可选地，根据前述多次测试进行采样得到的多组数据，对多组数据进行线性拟合，得到工作压强Pc与轴向位移变化量Δh的对应关系。
可选地，可通过获取在不同的轴向载荷Fs下柔性接头组件1的轴向位移数据h，确定轴向载荷Fs与轴向位移数据h之间的对应关系。
可以理解的是，轴向位移数据h是指柔性接头组件1轴向发生位移变化的高度值，轴向位移变化量Δh是指相对于零位基准的变化量。根据柔性接头组件1的特点可知，柔性接头组件1的轴向位移变化量Δh与工作压强Pc呈线性关系，则工作压强Pc与体现高度值的轴向位移数据h也呈线性关系。根据工作压强Pc与轴向载荷Fs之间的对应关系，轴向载荷Fs与轴向位移数据h之间的对应关系，通过线性拟合，也可获得工作压强Pc与轴向位移数据h的近似线性关系，再通过设定零为基准，例如，将工作压强Pc为0.15MPa时的柔性接头组件1的位置设定为零位基准，获取轴向位移变化量Δh与工作压强Pc之间的近似线性关系。
S207：通过实时测试得到的轴向位移变化量，根据工作压强和轴向位移变化量的对应关系，确定出与实时的轴向位移变化量对应的实时的工作压强。
在本步骤中，柔性接头组件1的轴向位移变化量Δh可以实时测量得到，例如使用刻度尺测量等方式实时测得，再根据步骤S206中得到的工作压强Pc与轴向位移变化量Δh之间的对应关系，即可确定出实时的轴向位移变化量Δh对应的实时工作压强Pc。
请参考图4，火箭发动机对应有坐标系，火箭发动机包括第一区域0-c和第二区域c-e，图中的Dt为喷管的喉部直径，即喉径，D为柔性接头组件的通道直径。可以理解的是，图4示出的图为喷管的截面图，而实际上喷管为立体的管状物。请参考图3，步骤S203中，测算火箭发动机内外表面受到的合力可包括步骤S301-S304：
S301：在第一区域内，基于火箭发动机受到的内压强与受压面积，确定火箭发动机在第一区域的内表面受到的第一内表面受力F1。
具体地，可通过将第一区域内表面受到的压强P1在第一区域内积分，计算得到第一内表面受力F1。具体表达式如下：
Figure 857083DEST_PATH_IMAGE012
表达式(5)
其中，P0-0为整个喷管的内表面0-0区域内的压强，D为喷管的柔性接头组件内用于燃气通过的通道直径。由于内表面0-0和0-c上燃气流速变化不大，压强变化也不大，因此，有如下表达式成立：
Figure 159888DEST_PATH_IMAGE013
表达式(6)
其中，P0-c为整个喷管的内表面0-c区域内的压强，
Figure 313789DEST_PATH_IMAGE014
是通道直径D对应流量函数
Figure 586507DEST_PATH_IMAGE015
计算获得的气体动力学函数。
S302：在第二区域内，基于火箭发动机受到的内压强与受压面积，确定火箭发动机在第二区域的内表面受到的第二内表面受力F2。
具体地，可通过将第二区域内表面受到的压强P2在第二区域内积分，计算得到第二内表面受力F2。具体表达式如下：
Figure 876674DEST_PATH_IMAGE016
表达式(7)
可选地，F2是喷管内型面上的合力，由于垂直于发动机轴向方向上的压力互相抵消，该合力即是柔性接头组件1承受的轴向载荷Fs：
Figure 271752DEST_PATH_IMAGE017
表达式(8)
本申请实施例中，“-”号表示沿轴向朝向喷管扩张段的一端。
S303：在第一区域与第二区域内，基于火箭发动机的外压强与受压面积，确定火箭发动机在第一区域和第二区域内的外表面受到的第一外表面受力F3。
具体地，可通过将第一区域和第二区域外表面受到的压强P3在第一区域和第二区域内积分，计算得到第一外表面受力F3。具体表达式如下：
Figure 975266DEST_PATH_IMAGE018
表达式(9)
其中，Pa表示外界环境压强，Ae为喷管的出口截面面积。
S304：基于第一内表面受力、第二内表面受力与第一外表面受力，确定火箭发动机内外表面受到的合力。
可选地，将第一内表面受力、第二内表面受力与第一外表面受力求和，得到火箭发动机内外表面受到的合力。
最后，将计算得到的火箭发动机内外表面受到的合力F1+F2+F3与前述计算得到的火箭发动机的推力做相等处理，即表达式(2)-(9)代入表达式(1)中，可得出下述表达式10：
Figure 802408DEST_PATH_IMAGE019
表达式(10)
上述表达式(10)即为工作压强Pc与轴向载荷Fs之间的对应关系。
基于同一发明构思，请参考图5，本申请实施例还提供一种火箭发动机喷管的柔性接头组件1的测试装置40，包括：
控制模块41，用于控制施压装置51对柔性接头组件1施加不同的轴向载荷。
第一数据处理模块42，用于获取在不同的轴向载荷下柔性接头组件1的轴向位移变化量。确定轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系。
第二数据处理模块43，用于确定工作压强与轴向载荷之间的对应关系。
第三数据处理模块44，用于基于轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系和工作压强与轴向载荷之间的对应关系，确定工作压强与轴向位移变化量之间的对应关系。
可选地，控制模块41具体用于，控制调整施压装置51内的油压压力，以控制施压装置51对柔性接头组件1施加不同的轴向载荷。
可选地，第一数据处理模块42具体用于获取在不同的油压压力下柔性接头组件1的轴向位移变化量，确定油压压力与轴向位移变化量之间的对应关系；基于油压压力与轴向载荷之间的对应关系和油压压力与轴向位移变化量之间的对应关系，确定轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系。
可选地，第二数据处理模块43具体用于基于火箭发动机内外表面压强分布信息，确定火箭发动机内外表面受到的合力；基于火箭发动机的推力与火箭发动机内外表面受到的合力之间的对应关系、推力与工作压强之间的对应关系、合力与工作压强以及轴向载荷三者之间的对应关系，确定工作压强与轴向载荷之间的对应关系。
可选地，第二数据处理模块43具体用于在第一区域内，基于火箭发动机受到的内压强与受压面积，确定火箭发动机在第一区域的内表面受到的第一内表面受力；在第二区域内，基于火箭发动机受到的内压强与受压面积，确定火箭发动机在第二区域的内表面受到的第二内表面受力；在第一区域与第二区域内，基于火箭发动机的外压强与受压面积，确定火箭发动机在第一区域和第二区域内的外表面受到的第一外表面受力；基于第一内表面受力、第二内表面受力与第一外表面受力，确定火箭发动机内外表面受到的合力。
可选地，第三数据处理模块44，具体用于根据工作压强与轴向载荷之间的对应关系，轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系，确定出多组对应的工作压强与轴向位移变化量；对多组对应的工作压强与轴向位移变化量进行拟合，得到工作压强与轴向位移变化量的对应关系。
可选地，测试装置40还包括：第四数据处理模块，用于通过实时测试得到的轴向位移变化量，根据工作压强和轴向位移变化量之间的对应关系，确定出与实时的轴向位移变化量对应的实时的工作压强。
基于同一发明构思，请参考图6，本申请实施例还提供一种火箭发动机喷管的柔性接头组件1的测试平台50，包括：电连接的施压装置51和控制器52。
控制器52用于执行如前述任一实施例提供的测试方法。
可选地，施压装置51用于在控制器52控制下对柔性接头组件1施加不同的轴向载荷。
可选地，施压装置51可以是压机。
在一些可能的实施方式中，施压装置51包括：第一施压件511和第二施压件512。第一施压件511与第二施压件512之间具有测试区域。
测试区域用于容置待测试的柔性接头组件1。
第一施压件511和/或第二施压件512被配置为沿柔性接头组件1的轴向移动以使柔性接头组件1受到不同的轴向载荷。
在本实施例中，请参考图7，D为柔性接头组件的通道直径，h即为柔性接头组件的轴向位移数据，会根据受到的轴向载荷的不同而变化。柔性接头组件1置于第一施压件511和第二施压件512之间，通过控制器52控制调整第一施压件511与第二施压件512之间的距离，起到对柔性接头组件1施加不同的轴向载荷的效果。例如，可以固定第一施压件511，只控制第二施压件512朝第一施压件511或远离第一施压件511的方向移动，达到调整第一施压件511与第二施压件512之间的距离的效果。其中，柔性接头组件1的轴向，与第一施压件511和第二施压件512之间施加力的方向一致，因此，通过第一施压件511和第二施压件512相向或相背移动即可对柔性接头组件1施加轴向载荷。
本申请现通过具体的项目实施方式为例，对喷管的柔性接头组件1的测试过程进行具体介绍。
首先，确定工作压强Pc与轴向载荷Fs的对应关系。
已知某台热试车发动机的喷管的初始喉径、喷管的喉部烧蚀率、工作时间，外界环境压力为89332.7Pa（海拔1.05km），根据前述表达式，可获得不同工作压强Pc下的柔性接头组件1承受的轴向载荷Fs，见下表1：
序号 工作压强Pc（MPa） 轴向载荷Fs（t）
1 7 85.712
2 8 94.576
3 8.5（设计状态平均压强） 100.508
4 9 106.440
5 10（设计状态下最高压强） 118.303
表1 不同工作压强下柔性接头组件1承受的轴向载荷
其次，通过施压装置51测试获取轴向载荷Fs与轴向位移数据h的对应关系。
测试基本步骤如下：确保施压装置51的第一施压件511、第二施压件512以及待测试的柔性接头组件1装配面平整，将柔性接头组件1装配至施压装置51的测试区域，使第一施压件511刚好轻触柔性接头组件1上表面，用高度尺测量并记录施压装置51的油压压力为0时的轴向位移数据h；通过逐渐调整施压装置51的油压压力，测量并记录轴向位移数据h的变化情况；试验完毕后，控制施压装置51移动第一施压件511，卸下待测试的柔性接头组件1，观察各零部件是否存在明显变形等情况，并记录。
以施压装置51为压机为例，根据油压压力与轴向载荷之间的对应关系，可知，315t压机的油压压力1MPa，相当于12.6t的轴向压力。测试结果见下表2：
Figure 721648DEST_PATH_IMAGE020
表2 测试结果
最后，分析获得工作压强Pc与轴向位移变化量Δh的关系。
通过线性拟合方法，获得轴向位移数据h（mm）与工作压强Pc（MPa）的近似线性关系为：
Figure 100677DEST_PATH_IMAGE021
表达式(11)
以工作压强0.15MPa为喷管冷零位基准，则接头的轴向位移变化量Δh与工作压强Pc（MPa）的近似线性关系为：
Figure 432432DEST_PATH_IMAGE022
表达式(12)
该喷管设计工况下工作压强范围为7~10MPa，依据上述表达式，计算得到轴向位移变化量为2.21~3.18mm。
基于喷管的摆心与上下支耳的牵连关系，能够确定位移传感器伸长量与轴向位移变化量之间的对应关系，一般地，位移传感器伸长量为轴向位移变化量的1.93倍。根据上述计算得到的轴向位移变化量，可以得出在工作压强7~10MPa下，位移传感器伸长量为4.27~6.14mm。而该台地热发动机地试实测的摆角位移传感器伸长量为4.8~6.2mm，与前述通过本申请提供的测试方法计算得到的位移传感器伸长量相差仅5.4%，在合理的误差范围内，说明本申请测试方法合理有效。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种火箭发动机喷管的柔性接头组件1的测试系统，包括：待测试的火箭发动机喷管的柔性接头组件1和如前述任一实施例提供的测试平台50。
柔性接头组件1置于测试平台50内，被配置为使用测试平台50进行测试。
可选地，柔性接头组件1包括：柔性接头本体11、连接件12和固定件13。连接件12连接柔性接头本体11与固定件13。其中，柔性接头本体11是由若干同心的环状球体的弹性件和增强件相互交替粘接在一起，弹性件材料是天然橡胶，增强件材料是钢或碳纤维复合材料。由于橡胶的体积压缩量比剪切模量大15000倍左右，所以柔性接头在受到强大的轴向载荷作用时，轴向变形较小，而在较小的侧向作动力的作用下，能产生较大的剪切变形，从而使喷管摆动。
可选地，连接件12可以为螺钉。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被控制器52执行时实现如前述任一实施例提供的测试方法。
该计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘（包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘）、ROM、RAM、EPROM（ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，可擦写可编程只读存储器）、EEPROM、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备（例如，计算机）以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质适用于上述任一火箭发动机喷管的柔性接头组件1的测试方法，在此不再赘述。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
1、通过施压装置51等效模拟柔性接头组件1受到的轴向载荷，测试设备和测试场地要求不高，成本低，安全性高。
2、通过获取柔性接头组件1受到不同的轴向载荷下的轴向位移变化量，基于轴向载荷与轴向位移变化量之间的对应关系和工作压强与轴向载荷之间的对应关系，即可确定工作压强与轴向位移变化量之间的对应关系。整个实验周期较短，能够提高柔性接头组件1的测试效率。
3、通过调整油压压力来调整轴向载荷，整个调整过程精确，也简单方便。
4、测试方法简便有效，与地热车试验结果误差较小，能够用于测试柔性接头组件1。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，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”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申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，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。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试方法，其特征在于，包括：
控制施压装置对所述柔性接头组件施加不同的轴向载荷，并获取在不同的所述轴向载荷下所述柔性接头组件的轴向位移变化量；确定所述轴向载荷与所述轴向位移变化量之间的对应关系；
确定柔性接头组件的工作压强与所述轴向载荷之间的对应关系；
基于所述轴向载荷与所述轴向位移变化量之间的对应关系和所述工作压强与所述轴向载荷之间的对应关系，确定所述工作压强与所述轴向位移变化量之间的对应关系。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述控制施压装置对所述柔性接头组件施加不同的轴向载荷，并获取在不同的所述轴向载荷下所述柔性接头组件的轴向位移变化量，确定所述轴向载荷与所述轴向位移变化量之间的对应关系，包括：
调整所述施压装置内的油压压力，并获取在不同的所述油压压力下所述柔性接头组件的轴向位移变化量，确定所述油压压力与所述轴向位移变化量之间的对应关系；
基于所述油压压力与所述轴向载荷之间的对应关系和所述油压压力与所述轴向位移变化量之间的对应关系，确定所述轴向载荷与所述轴向位移变化量之间的对应关系。
3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述确定柔性接头组件的工作压强与所述轴向载荷之间的对应关系，包括：
基于所述火箭发动机内外表面压强分布信息，确定所述火箭发动机内外表面受到的合力；
基于所述火箭发动机的推力与所述火箭发动机内外表面受到的合力之间的对应关系、所述推力与所述工作压强之间的对应关系、所述合力与所述工作压强以及所述轴向载荷三者之间的对应关系，确定工作压强与所述轴向载荷之间的对应关系。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述基于火箭发动机内外表面压强分布信息，确定所述火箭发动机内外表面受到的合力，包括：
所述火箭发动机对应有坐标系；所述火箭发动机包括第一区域和第二区域；
在第一区域内，基于所述火箭发动机受到的内压强与受压面积，确定所述火箭发动机在所述第一区域的内表面受到的第一内表面受力；
在第二区域内，基于所述火箭发动机受到的内压强与受压面积，确定所述火箭发动机在所述第二区域的内表面受到的第二内表面受力；
在第一区域与第二区域内，基于所述火箭发动机的外压强与受压面积，确定所述火箭发动机在所述第一区域和所述第二区域内的外表面受到的第一外表面受力；
基于所述第一内表面受力、所述第二内表面受力与所述第一外表面受力，确定所述火箭发动机内外表面受到的合力。
5.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述火箭发动机的推力是基于下述方式确定的：
根据所述火箭发动机的推力系数、所述喷管的出口截面压强、所述喷管的初始喉径、所述喷管的效率、所述喷管的喉部烧蚀率以及所述火箭发动机工作时间，确定所述火箭发动机的推力。
6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述基于所述轴向载荷与所述轴向位移变化量之间的对应关系和所述工作压强与所述轴向载荷之间的对应关系，确定所述工作压强与所述轴向位移变化量之间的对应关系，包括：
根据所述工作压强与所述轴向载荷之间的对应关系，所述轴向载荷与所述轴向位移变化量之间的对应关系，确定出多组对应的所述工作压强与所述轴向位移变化量；
对各组对应的所述工作压强与所述轴向位移变化量进行拟合，得到所述工作压强与所述轴向位移变化量的对应关系。
7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述得到所述工作压强与所述轴向位移变化量的对应关系，之后还包括：
通过实时测试得到的所述轴向位移变化量，根据所述工作压强和所述轴向位移变化量的对应关系，确定出与实时的所述轴向位移变化量对应的实时的所述工作压强。
8.一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试装置，其特征在于，包括：
控制模块，用于控制施压装置对所述柔性接头组件施加不同的轴向载荷；
第一数据处理模块，用于获取在不同的所述轴向载荷下所述柔性接头组件的轴向位移变化量；确定所述轴向载荷与所述轴向位移变化量之间的对应关系；
第二数据处理模块，确定工作压强与所述轴向载荷之间的对应关系；
第三数据处理模块，基于所述轴向载荷与所述轴向位移变化量之间的对应关系和所述工作压强与所述轴向载荷之间的对应关系，确定所述工作压强与所述轴向位移变化量之间的对应关系。
9.一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试平台，其特征在于，包括：电连接的施压装置和控制器；
所述控制器用于执行如权利要求1-7中任一项所述的测试方法。
10.根据权利要求9所述的测试平台，其特征在于，所述施压装置包括：第一施压件和第二施压件；所述第一施压件与所述第二施压件之间具有测试区域；
所述测试区域用于容置待测试的所述柔性接头组件；
所述第一施压件和/或所述第二施压件被配置为沿所述柔性接头组件的轴向移动以使所述柔性接头组件受到不同的轴向载荷。
11.一种火箭发动机喷管的柔性接头组件的测试系统，其特征在于，包括：待测试的火箭发动机喷管的柔性接头组件和如上述权利要求9-10中任一项所述的测试平台；
所述柔性接头组件置于所述测试平台内，被配置为使用所述测试平台进行测试。
12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机可读存储介质的特征在于，所述计算机程序被控制器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的测试方法。
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