[發(fā)明專利]液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)頻率特性測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011362991.X
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112502860B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李斌潮;楊颯;陳暉;王猛;劉偉;韓帥;張志偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安航天動(dòng)力研究所
• 主分類號(hào): F02K9/96
• 分類號(hào): F02K9/96
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 王楊洋

本發(fā)明涉及一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)頻率特性測(cè)量方法。本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)存在實(shí)際工作時(shí)反映發(fā)動(dòng)機(jī)工作健康狀態(tài)的模態(tài)頻率、轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)諧波頻率和流體狀態(tài)變化的汽蝕頻率同時(shí)出現(xiàn)在動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)中，導(dǎo)致難以識(shí)別的技術(shù)問題，提供一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)頻率特性測(cè)量方法。本發(fā)明的方法綜合了動(dòng)態(tài)應(yīng)變技術(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)頻率分析方法，包括測(cè)點(diǎn)布置、試車測(cè)量、模態(tài)頻率識(shí)別、特征頻率分析、模態(tài)頻率與轉(zhuǎn)速諧波頻率分解和汽蝕頻率識(shí)別，將耦合在一起的模態(tài)頻率、轉(zhuǎn)速基頻、與轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的伴隨頻率等能夠清晰地分解出來，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)減振設(shè)計(jì)和安全穩(wěn)定運(yùn)行將起到關(guān)鍵作用，即為發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)判斷提供了依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，具體涉及一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)頻率特性測(cè)量方法。

背景技術(shù)

液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作時(shí)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以反映發(fā)動(dòng)機(jī)工作的健康狀態(tài)，這些動(dòng)態(tài)響應(yīng)最顯著的特點(diǎn)就是具有各自的特征頻率，比如：結(jié)構(gòu)的工作模態(tài)頻率、轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)諧波頻率、流體狀態(tài)變化的汽蝕頻率等，這些頻率同時(shí)出現(xiàn)在動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)中難以識(shí)別，為了把這些頻率區(qū)分開，現(xiàn)有的技術(shù)是通過在發(fā)動(dòng)機(jī)高壓結(jié)構(gòu)表面開孔，通過測(cè)量流體的脈動(dòng)壓力來實(shí)現(xiàn)頻率區(qū)分，但由于汽蝕頻率影響區(qū)小，出現(xiàn)在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)，結(jié)構(gòu)安全性和試驗(yàn)危險(xiǎn)性較大，致使其應(yīng)用的難度較大。因此，需要發(fā)展一種測(cè)量分析方法，能夠分別獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的模態(tài)頻率、旋轉(zhuǎn)諧波頻率和汽蝕頻率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)存在實(shí)際工作時(shí)反映發(fā)動(dòng)機(jī)工作健康狀態(tài)的模態(tài)頻率、轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)諧波頻率和流體狀態(tài)變化的汽蝕頻率同時(shí)出現(xiàn)在動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)中，導(dǎo)致難以識(shí)別的技術(shù)問題，提供一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)頻率特性測(cè)量方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)解決方案如下：

一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)頻率特性測(cè)量方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

1)測(cè)點(diǎn)布置

在發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)架及承力結(jié)構(gòu)、發(fā)生器、渦輪泵、推進(jìn)劑輸送管路和推力室五個(gè)位置處均布置應(yīng)變傳感器作為測(cè)點(diǎn)，在發(fā)生器、渦輪泵、推進(jìn)劑輸送管路和推力室四個(gè)位置處均布置溫度補(bǔ)償傳感器，在渦輪泵處布置轉(zhuǎn)速傳感器，設(shè)置應(yīng)變傳感器、溫度補(bǔ)償傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的響應(yīng)時(shí)間均與試車時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作控制時(shí)序一致；

2)試車測(cè)量

獲取試車開始前預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)、試車過程及試車結(jié)束后預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，渦輪泵(3)處的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，以及各個(gè)測(cè)點(diǎn)的所有動(dòng)應(yīng)變參數(shù)并進(jìn)行分析，得到各個(gè)測(cè)點(diǎn)在試車測(cè)量全過程中的動(dòng)應(yīng)變沖擊響應(yīng)；其中，溫度補(bǔ)償傳感器用于試車測(cè)量過程中高低溫部件動(dòng)應(yīng)變的實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償；

3)模態(tài)頻率識(shí)別

采用步驟2)所得結(jié)果中關(guān)機(jī)段的動(dòng)應(yīng)變沖擊響應(yīng)進(jìn)行模態(tài)頻率識(shí)別，以識(shí)別出發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)整體和部件在工作環(huán)境下的模態(tài)頻率；

4)特征頻率分析

采用步驟2)所得結(jié)果中穩(wěn)定運(yùn)行段的動(dòng)應(yīng)變沖擊響應(yīng)進(jìn)行特征頻率分析；

5)模態(tài)頻率與轉(zhuǎn)速諧波頻率分解

a)在步驟4)所得穩(wěn)定運(yùn)行段特征頻率分析結(jié)果中，篩選出步驟3)已識(shí)別的模態(tài)頻率，進(jìn)而確定穩(wěn)定運(yùn)行段特征頻率分析結(jié)果中的諧波頻率；

b)通過對(duì)步驟2)所得轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，獲取轉(zhuǎn)速基頻及轉(zhuǎn)速倍頻，利用轉(zhuǎn)速基頻及轉(zhuǎn)速倍頻從步驟a)所得諧波頻率中分解出轉(zhuǎn)速諧波頻率；

6)汽蝕頻率識(shí)別

以步驟2)中渦輪泵、推進(jìn)劑輸送管路處的動(dòng)應(yīng)變參數(shù)為分析對(duì)象，執(zhí)行步驟3)～步驟5)，在排除模態(tài)頻率和轉(zhuǎn)速諧波頻率后的諧波頻率中，提取與轉(zhuǎn)速諧波頻率相關(guān)的伴隨頻率，將伴隨頻率確定為與渦輪泵工作狀態(tài)相關(guān)的汽蝕頻率。