[發明專利]一種發動機真空羽流力熱效應的試驗系統及方法

有效

• 申請號: 202110303945.0
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113340603B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 舒燕;張旭輝;邢卓異;張伍;葉青;曹瑞強;于杭健;龐彧;何秋鵬
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M9/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本申請公開了一種發動機真空羽流力熱效應的試驗系統及方法，該系統包括：控制子系統，用于根據預設的環境信息控制真空環境子系統提供真空環境；真空環境子系統，用于提供并保持發動機點火過程中的真空環境；驗證器子系統，用于實現點火操作噴射出高溫燃氣羽流，以及模擬高溫燃氣羽流影響范圍內的幾何邊界和物理邊界；試驗結構子系統，用于為驗證器子系統提供安裝接口，并設置試驗的多工況；測量子系統，用于測量發動機羽流場及力熱效應參數、真空環境子系統及驗證器子系統的工作參數、測量數據采集與處理。本申請解決了現有技術中大推力發動機真空羽流效應的試驗驗證和測量處于空白的技術問題。

技術領域

本申請涉及發動機真空羽流力熱效應試驗技術領域，尤其涉及一種發動機 真空羽流力熱效應的試驗系統及方法。

背景技術

航天器或導彈發射時產生的大量高速、高溫燃氣流對發射平臺設備、發射 裝置和初始發射精度等都將產生程度不同的影響，主要包括力矩擾動和熱蝕等 影響。而航天器發射包括在月球面起飛和地面發射兩種情況，當航天器在月球 面起飛時，不僅存在羽流排導空間受限的問題，還存在真空環境導致的羽流膨 脹效應，使得發動機熱效應的影響范圍更廣，羽流力熱效應更為突出，排導空 間布置有構形復雜的設備，導致羽流力熱效應分布更為復雜。因此，獲取月面 起飛發動機的羽流力熱效應參數，確定其影響范圍及程度，將直接決定月面起 飛航天器能否安全、穩定地從起飛平臺起飛。

由于羽流試驗對真空環境的模擬要求高，使得地面測量發動機的羽流力熱 效應極為困難，尤其是大推力發動機，點火后將很難維持較高的真空環境。目 前國內外針對羽流力效應或熱效應開展的試驗集中在小型姿控發動機，如10N 發動機等，缺少大推力發動機真空羽流效應測量的相關試驗研究，因此，現有 大推力發動機真空羽流效應的試驗驗證和測量處于空白狀態。

發明內容

本申請解決的技術問題是：針對現有技術中大推力發動機真空羽流效應試 驗驗證和測量處于空白狀態。本申請提供了一種發動機真空羽流力熱效應的試 驗系統及方法，本申請實施例所提供的方案中，通過控制子系統根據預設的環 境信息來控制真空環境子系統提供真空環境，然后通過驗證器子系統實現點火 操作噴射出高溫燃氣羽流，以及模擬高溫燃氣羽流影響范圍內的幾何邊界和物 理邊界；以及通過試驗結構子系統為驗證器子系統提供安裝接口，并設置試驗 的多工況；通過測量子系統實現測量發動機羽流場及力熱效應參數、真空環境 子系統及驗證器子系統的工作參數、測量數據采集與處理，進而提供了一種大 推力發動機真空羽流效應的試驗驗證和測量方案，解決了現有技術中大推力發動機真空羽流效應的試驗驗證和測量處于空白的技術問題。

第一方面，本申請實施例提供一種發動機真空羽流力熱效應的試驗系統， 該系統包括：控制子系統、真空環境子系統、驗證器子系統、試驗結構子系統 以及測量子系統；其中，

所述控制子系統，與所述真空環境子系統以及驗證器子系統連接，用于根 據預設的環境信息控制所述真空環境子系統提供真空環境，以及根據預設的點 火信息生成第一控制指令；

所述真空環境子系統，包括真空艙和真空抽吸設備；所述真空艙用于為所 述驗證器子系統、所述試驗結構子系統以及所述測量子系統提供真空環境；所 述真空抽吸設備用于將所述真空艙抽吸為真空環境，以及保持發動機點火過程 中的真空環境；

所述驗證器子系統，包括發動機以及驗證器，通過所述試驗結構子系統安 裝于所述真空艙中；所述發動機，用于在所述第一控制指令控制下實現點火操 作噴射出高溫燃氣羽流，以產生真實的發動機羽流場；所述驗證器用于模擬高 溫燃氣羽流影響范圍內的幾何邊界和物理邊界，并為所述測量子系統中多種傳 感器提供安裝接口；

所述試驗結構子系統，用于為所述驗證器子系統提供安裝接口，并設置試 驗的多工況；

所述測量子系統，設置于所述真空艙中，用于測量發動機羽流場及力熱效 應參數、所述真空環境子系統的工作參數、所述驗證器子系統的工作參數以及 測量數據采集與處理。