液体火箭发动机地面试验控制电路的设计与分析

针对液体火箭发动机地面试验控制系统须抑制控制电路输入端的脉冲噪声、输出端的反峰电压及控制电流测量精度低等问题,运用放大电路原理,采用电路仿真方法,设计了基于电路印制板型固态继电器的控制驱动和控制电流测量电路。控制驱动电路应用“二极管+稳压二极管”模块以实现降低反峰电压和缩短复位时间的效果,控制驱动电路中固态继电器输出端集成了光耦隔离模块用于反馈控制信号,控制电流测量电路主要由霍尔效应电流感应模块和运算放大器构成以达到较高精度测量控制电流的目的。通过电路仿真,分析了控制驱动电路的反峰电压抑制模块、控制电流测量电路的动静态特性。仿真和实测结果表明:控制电流测量电路的基本误差为6.66%±1.80%,电路上升时间小于0.3 ms,下降时间小于0.5 ms;控制驱动电路的接通时间小于2μs,关断时间小于0.5 ms,“标准恢复二极管+齐纳二极管”方法能有效抑制反峰电压;控制驱动电路可应用于液体火箭发动机高精度的地面试验控制系统研制。

液体火箭发动机试验台气液管路系统故障仿真及分析

根据试验台和试验发动机的静态特性方程,重点针对试验台进行稳态故障效应仿真;采用一维不可压瞬变管流描述液路的流动过程,用特征线法对试验台液路系统的突发性故障所引起的瞬变特征和过度效应进行仿真;对储箱增压系统采用一维可压缩流的有限元状态变量模型描述气体管路的流动过程,并建立减压器、储箱工作过程的数学模型,用四阶龙格-库塔法对其进行故障仿真。仿真过程显示仿真模型和计算方法具有很好的适用性,能有效地建立试验台较为完善的故障模式库;通过分析仿真结果可以对现有试验台的改造、维护以及新试验台的改进设计进行指导。

基于KPCA和SVM的火箭发动机试验台故障诊断方法

为了解决液体火箭发动机试验台的故障诊断问题,提出了一种基于核主元分析(KPCA)特征提取和支持向量多分类机(SVM)的故障诊断方法,该方法首先利用核主元分析对试验台标准故障样本进行特征提取,通过特征分析,建立适合于试验台故障状态识别的层次多分类支持向量机,并对其进行训练,然后将试验数据在主元上投影,输入到训练好的支持向量多分类器,对试验台故障状态进行识别.该方法充分利用了核主元分析强大的非线性特征提取能力和支持向量分类机良好的小样本泛化特性,解决了试验台故障诊断中的小样本、非线性模式识别问题.对试验台的试验结果表明,该方法是有效的、可行的.

基于数据统计的液体火箭发动机地面试车故障检测算法

研制了一种用于液体火箭发动机地面试车的故障检测算法，既适于发动机启动瞬态过程又可用于稳态过程。算法能设置一些预先设置或在线计算的参数门限，检查参数测量值的平滑值，当连续多次检查到多个参数异常时就判定发动机异常。用正常试车数据和满足启动条件的异常试车数据进行测试，没有出现误报警和漏报警。对满足启动条件的异常试车，均在现有的红线关机系统关机之前报警。

同轴氢氧谐振点火器试验研究

在环形喷嘴气动谐振加热的试验研究基础上,对同轴氢氧谐振点火器进行了点火性能试验和反压试验研究,结果表明:点火器能为液体火箭发动机可靠点火提供强大热流;能重复多次点火,寿命长;点火器抗系统干扰能力强,点火器出口反压快速增长时,点火器不会熄火,仍能持续提供稳定的氢氧火炬。非电钝感的同轴氢氧谐振点火器可作为正在研究发展中的可重复使用液体火箭发动机多次点火的优选方案之一。

基于AHP的液体火箭发动机地面试验监测参数的选取方法研究

确定监测参数是液体火箭发动机地面试验监控系统的一个重要而基础的问题。从某液体火箭发动机地面试验稳态参数的统计特性和常见故障出发,通过分析地面试验测量参数的故障敏感性、故障关联性、测点传感器的可用性和参数相关性(或传感器冗余),建立具有方案层、准则层和目标层的层次模型,运用层次分析法(AHP)对发动机地面试验的测量参数进行评价、比较和优化,确定了用于监测液体火箭发动机地面试验的监测参数。经过发动机的地面故障试验数据和故障仿真数据的检验,所确定的监测参数集较好地反映了发动机状态的变化,说明所选用的方法合理、可行,解决了长期以来,依靠领域专家定性确定监测参数的问题。

一种试验数据处理软件设计

介绍了液体火箭发动机试验数据处理软件的开发过程和方法。软件是在综合数据采集系统硬件的基础上,以VB语言为基础结合试验中各类型参数处理算法和关系数据库技术而开发的,具有操作简便、功能齐全、效率高等特点。软件已成功应用于多次地面试验,取得良好效果。

全流量补燃循环试验发动机启动过程

分析了全流量补燃循环发动机系统启动过程难点,针对全流量补燃循环缩尺发动机热试车启动过程,分别就发动机中富燃/富氧预燃室的自身启动和相对启动过程进行了设计;采用管路-体积组合模块化方法,建立了发动机启动过程仿真模型,进行了仿真计算。按设计启动方案进行了多次热试车,试车结果表明发动机点火可靠,启动过程平稳,无烧蚀现象,且仿真结果很好地预示了热试车情况。

小波分析在固体发动机试验中振动信号去噪研究

在固体火箭发动机地面试验中,由于燃气喷流噪声的作用,使得测量得到的发动机壳体振动信号中包含有很强的噪声分量。通过对噪声信号与振动信号相关性的分析,确定了噪声对振动信号作用最强的频段,并结合小波分析,小波包分析理论,应用频带分离方法对振动信号进行去噪处理,取得良好效果。

基于VXI的固体火箭发动机地面试验柔性自动测试系统设计

针对固体火箭发动机不同类型的地面试验对测试的需求,提出了固体火箭发动机地面试验测试行为模型,并在VXI总线自动测试系统的基础上实现了柔性自动测试系统。系统的特点是可通用性、高可靠性和易操作性,能够满足固体火箭发动机地面试验中的测试需要,在固体火箭发动机地面试验中得到了成功的应用。

基于子结构试验建模综合的火箭发动机结构动力分析

为了预测补燃循环液体火箭发动机的结构动态特性,采用子结构试验建模综合技术,对四机并联液体火箭发动机的结构动力学进行了研究。在考虑喷管内外壁材料差异的基础上,利用刚度和质量等效原则,建立了精确的喷管有限元模型,然后采用分布参数法建立了发动机有限元模型。结果表明:单机子结构模型的误差小于1.35%;四机并联发动机模型的误差小于2.19%;且仿真振型与实际模态试验结果保持一致。说明该方法的计算结果可靠,能提高结构动态分析的精度和效率。

基于自回归模型的自适应阈值算法

提出一种基于自回归模型的自适应阈值检测算法用于监测液体火箭发动机地面试验的稳态过程,该算法由两个阶段组成。第一阶段的检测算法阈值由不同试车台次的稳态参数测量值的自回归模型的估计值、标准偏差和带宽系数计算,第二阶段的检测算法阈值由稳态过程的参数均值的自回归模型的估计值、标准偏差和带宽系数计算。用某大型液体火箭发动机的地面试验数据进行验证,结果表明该算法能有效可靠地监测发动机的运行状态。

火箭发动机地面水平试车尾流温度场仿真分析

针对氢氧火箭发动机地面水平试车时尾流燃气对地面热防护的影响,分别采用二维轴对称模型和三维模型对发动机尾流流场进行了数值模拟。计算中,采用氢氧单步燃烧反应模型考虑尾流燃气与空气的燃烧,湍流模型选用了标准k-ε模型。仿真结果表明:三维模型中,燃气逐渐向地面流动,地面燃气温度高于二维轴对称模型中的燃气温度;发动机工况变化时,三维模型和二维轴对称模型中的地面燃气温度变化趋势相反,采用三维模型计算具有更好的可信度。

三组元发动机燃烧稳定性试验

设计了气氢 液氧 煤油三组元双工况模型发动机 ,对不同燃烧室压力、燃料比例、喷注器的结构、燃烧室长度、混合比条件下的高频燃烧稳定性进行了试验。试验中观察到低频和高频自激燃烧不稳定 ,有限的试验表明 ,较大的缩进比和较小的旋流数有利于燃烧稳定。提高燃料中氢气的比例 >10 %时 ,有利于燃烧稳定 ;但氢气对烃氧燃烧稳定性的提高不是绝对的 ,氢气在燃料中的比例达 3 9%时 ,燃烧室内仍存在压力为 0

液体火箭发动机典型实验室及典型实验概述

在大量文献研究的基础上，概括介绍了目前液体火箭发动机方面的典型实验室和典型实验及几种用于液体火箭发动机喷雾、燃烧和流动测量的先进仪器。为开展新一代液体火箭发动机的实验研究和设计提供参考。

液体火箭发动机冲击响应谱分析计算方法

基于Matlab软件包,对液体火箭发动机地面试验时的冲击信号进行了冲击响应谱计算软件的开发.利用改进递归滤波器方法分析单自由度二阶系统冲击响应谱计算原理,对软件的编制、程序验证以及地面试验数据处理进行了介绍.编制的软件可快速、方便的进行液体火箭发动机冲击响应谱分析,为地面试验数据的深入分析提供了辅助手段.

液体火箭发动机试验频率量信号的处理与仿真

液体火箭发动机试验中频率量(流量、转速)数据曲线不规整,存在着"毛刺",影响了数据的准确性。采用仿真方法优化频率量信号采集模式,并用实际试验数据进行了验证。结果表明,仿真方法优化频率信号采集模式能有效地减少频率量曲线中的"毛刺"。

火箭发动机噪声测试及预估研究

针对航天发射过程中运载火箭发动机高量级声振激励对有效载荷的重要影响,开展了某新型液体火箭发动机噪声特性研究,对试车台上单机试车时发动机喷流噪声和目标声场进行了2次测试研究,并建立了该型火箭发动机的统计能量分析模型。将试车台上发动机声振实测数据作为统计能量分析模型的激励源,对目标声场进行分析计算,并和试车台上目标声场测量结果进行了对比分析,验证了分析方法的可行性。

涡轮试验台燃烧装置建模与仿真(Ⅰ)基于混合物分数的分区模型

针对以空气、煤油为反应物的涡轮试验台燃烧装置及其出口段建立了一种系统层次上的可以处理燃烧和流动耦合效应的模块化数值模型,并提出了一种基于混合物分数的热力计算方案和混合物分数方程,与基于质量流量混合比模型的仿真结果以及试验结果的对比表明,基于混合物分数的模型解决了以往研究中存在的瞬态仿真稳定性问题,并具有与试验结果一致的仿真精度。

液体火箭发动机试验台贮箱增压系统数值仿真

在不考虑传热传质的情况下建立了一种简化的贮箱模型,并采用液体火箭发动机试验台气路系统通用模块化建模与仿真软件对容腔放气过程和某试验台贮箱增压系统在发动机点火工作段的增压过程进行了仿真,计算结果与分析解和试验结果获得了较好的一致,验证了软件的有效性和通用性.对两个系统的建模过程表明软件所采用的模块化建模与仿真方法适用于对复杂管网的建模,在液体火箭发动机系统仿真上具有较好的应用前景.对贮箱增压系统的仿真表明,合理设计PID控制参数并根据经验预置与额定流量相近的调节阀初始开度,对于提高增压系统起动过程的平稳性有利.