[科普中国]-火箭发动机试车台

背景

液体火箭发动机试验是发动机研制工作的一个重要组成部分,是在专门建造的各种试车台上进行的,即把发动机或其组合件安装在试车台上,在试车台各工艺系统提供的工作条件和模拟环境下,使发动机或组合件按照预定程序完成所要求的工作,主要目的是为了验证设计的可行性、工艺的可靠性以及考核检验调试的方法,对发动机和组合件的质量及性能作出评价1。

原理目前，在试车台中装有三种类型的传感器：压力、流量和温度2。

试车台中通常使用应变式压力传感器，其原理是综合运用金属电阻应变效应和转换电路，将被测物体的物理变形转化为电阻变化，通过转换电路将电阻变化转变为电量输出出来。合金电阻丝绕成敏感栅作成的电阻应变片粘贴了绝缘基底层。当电阻应变片受外力发生变形时，会粘贴在被测对象的表面上使之产生微小变形，同时敏感栅也相应发生形变，电阻应变片的电阻值改变，经由转换电路进行等效变换，从而将物理变形转化为电量变化输出出来。

试车台设计基本原则应尽量满足发动机在不同研制阶段提出的各种试验要求,尽量使试车条件和发动机的工作条件一致;

试验设备工作可靠,测量系统应有足够的测量通道、数据容量和测量精度;

应使试车、测量、数据处理自动化;

要保证工作人员和试验设备的安全,有完备的防爆、防毒、防腐蚀及消除噪音等措施;

要考虑一定的通用性,并留有改进的空间;

便于操作!检查和维修,有良好的经济性。

分类火箭发动机推力测试试车台根据应用测试时间长短,可分为稳态测试和动态测试两种试车台,前者主要测试发动机稳态推力、压力性能指标,后者注重推力、压力上升段过渡过程和下降段后效冲量变化特性研究。

现有试车台优点和不足现有试车台主要有以下优点和不足:

优点试车台大多采用高刚度台架,具有典型的二阶线性系统特点,沿推力轴方向固有频率高,动态测试性能好(除轮辐式试车台外);除特殊测试外,试车台一般采用卧式型式布局,操作比较方便;采用祛码进行静态标定,精度较高;适用于动态或静态单一测试效果较好;部分结构设计紧凑,尤其是轮辐式台架,且同时有静态标定和动态校准装置,具有较高的借鉴意义。

不足试车台大多结构复杂,振动、非线性影响因素较多,部分结构简单,但仅适用于短时间测量;极少数试车台(如轮辐式)能够兼顾动、静态两种测试,但难以满足目前对动态测试技术的要求,设计还需改进和提高;采用祛码进行标定,机构复杂,静态标定时采用开舱标定,难以保持标定前后真空舱内环境的一致,同时祛码容易物理磨损,需要定期保养等。