[發(fā)明專(zhuān)利]固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑燃速測(cè)量方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011593074.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112664355B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉珩;候曉捷;卜祥元
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F02K9/96
• 分類(lèi)號(hào): F02K9/96
• 代理公司: 北京眾元弘策知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11462
• 代理人: 宋磊;王洪波

1.一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑燃速測(cè)量裝置，其特征在于包括探測(cè)陣列單元、探測(cè)陣列控制單元、信號(hào)發(fā)射單元、信號(hào)接收單元、燃速測(cè)量單元和測(cè)量時(shí)序控制單元；其中，

探測(cè)陣列單元，在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)周?chē)牟贾锰綔y(cè)節(jié)點(diǎn)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)分布在與所述固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向相垂直的M個(gè)平面上，每個(gè)平面上布置N個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)，探測(cè)陣列單元向固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)送調(diào)制信號(hào)，并接收調(diào)制信號(hào)經(jīng)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑燃面反射后信號(hào)以及調(diào)制信號(hào)透射過(guò)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)衰減后的信號(hào)，其中M≥2，N≥2；

探測(cè)陣列控制單元，控制探測(cè)陣列單元中探測(cè)節(jié)點(diǎn)與信號(hào)發(fā)射單元連接或者信號(hào)接收單元的連接，探測(cè)節(jié)點(diǎn)與信號(hào)發(fā)射單元連接是作為發(fā)射節(jié)點(diǎn)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)與信號(hào)接收單元連接是作為接收節(jié)點(diǎn)；

信號(hào)發(fā)射單元，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)一是送給探測(cè)陣列單元的發(fā)射節(jié)點(diǎn)發(fā)射，二是送給燃速測(cè)量單元用于測(cè)量；

信號(hào)接收單元，接收探測(cè)陣列單元的接收節(jié)點(diǎn)接收的信號(hào)，送給燃速測(cè)量單元用于測(cè)量；

燃速測(cè)量單元，至少包括軸向燃速測(cè)量單元，軸向燃速測(cè)量單元利用多普勒效應(yīng)，對(duì)所述發(fā)射節(jié)點(diǎn)發(fā)射的入射信號(hào)與所述接收節(jié)點(diǎn)接收的反射信號(hào)混頻后得到的中頻信號(hào)進(jìn)行分析，從而計(jì)算推進(jìn)劑軸向燃速；

測(cè)量時(shí)序控制單元，根據(jù)測(cè)量任務(wù)要求得到上述各單元的工作時(shí)序，連續(xù)對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑的燃速進(jìn)行測(cè)量，所述燃速至少包括軸向燃速。

2.如權(quán)利要求1所述的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑燃速測(cè)量裝置，其特征在于燃速測(cè)量裝置還包括橫向燃速測(cè)量單元，橫向燃速測(cè)量單元分析信號(hào)接收單元送來(lái)的調(diào)制信號(hào)透射過(guò)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)衰減后的信號(hào)，利用層析成像算法，對(duì)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部推進(jìn)劑進(jìn)行反演成像，得到推進(jìn)劑橫向推移距離，進(jìn)而得到推進(jìn)劑的橫向燃速。

3.一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑燃速測(cè)量方法，采用權(quán)利要求1或者2所述的裝置，其特征在于包括步驟：

S1，燃燒前t₀時(shí)刻對(duì)固體推進(jìn)劑的測(cè)量的步驟，在該步驟中，

位于不同探測(cè)平面上的一對(duì)探測(cè)節(jié)點(diǎn)組成收發(fā)對(duì)，在固體推進(jìn)劑燃燒前，一個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送中心頻率為f的調(diào)制信號(hào)，另一個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)接收調(diào)制信號(hào)經(jīng)固體推進(jìn)劑端面反射的信號(hào)，發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)混頻得到第一中頻信號(hào)，進(jìn)而得到第一中頻的頻率Δf，并計(jì)算得到固體推進(jìn)劑初始端面距離L₀，

其中，B表示調(diào)制信號(hào)的調(diào)制帶寬，T為調(diào)制信號(hào)的調(diào)制周期，c為光速；

S2，燃燒時(shí)對(duì)固體推進(jìn)劑的測(cè)量的步驟，在該步驟中，

在t_n時(shí)刻，n＝1,2,…,N，位于不同探測(cè)平面上的一對(duì)探測(cè)節(jié)點(diǎn)組成收發(fā)對(duì)，在固體推進(jìn)劑燃燒時(shí)，一個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送中心頻率為f的調(diào)制信號(hào)，另一個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)接收調(diào)制信號(hào)經(jīng)固體推進(jìn)劑端面反射的信號(hào)，發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)混頻后得到第二中頻信號(hào)，進(jìn)而得到第二中頻信號(hào)的頻率和表示發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)經(jīng)混頻處理后在正向調(diào)頻段的輸出信號(hào)頻率，表示發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)經(jīng)混頻處理后在負(fù)向調(diào)頻段的輸出信號(hào)頻率，然后計(jì)算固體推進(jìn)劑t_n時(shí)刻的軸向燃速V_n和端面距離L_n：

4.如權(quán)利要求3所述的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑燃速測(cè)量方法，其特征在于在步驟S2中，測(cè)量軸向燃速V_n和端面距離L_n收發(fā)對(duì)有多組，將用多組收發(fā)對(duì)的發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)獲得軸向燃速V_n和端面距離L_n進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均以減少誤差。