[發明專利]力學環境試驗量級可調節的異源振動系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202310154705.8
• 申請日: 2023-02-23
• 公開（公告）號: CN115855414A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 薛杰;王珺;賈璞;張允濤;張磊;王旭陽;樊勛;李自園
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;F02K9/96
• 代理公司: 北京知迪知識產權代理有限公司 11628
• 代理人: 王勝利

本申請公開一種力學環境試驗量級可調節的異源振動系統及其控制方法，涉及液體火箭動力系統領域。系統包括：模擬細長試驗管路振動環境的一個諧振峰的第一立柱、模擬細長試驗管路振動環境的另一個諧振峰的第二立柱，以及設置在第一立柱上的質量調節模塊，質量調節模塊用于調節第一立柱的諧振頻率，與第二立柱共同對試驗管路形成具有不同頻率成分的激勵環境，復現了火箭動力系統細長管路異源振動的力學環境；第一立柱和第二立柱上設置有多個高度一一對應的試驗管路安裝孔，試驗管路安裝孔用于完成試驗管路的安裝，通過不同高度的試驗管路安裝孔達到力學環境試驗量級可調節的效果，實現對火箭動力系統試驗管路變工況振動環境的模擬。

技術領域

本申請涉及液體火箭動力系統領域，尤其涉及一種力學環境試驗量級可調節的異源振動系統及其控制方法。

背景技術

細長試驗管路被大量應用于液體火箭動力系統領域，尤其在小推力液體火箭發動機系統中十分普遍。液體火箭動力系統中的細長試驗管路主要用于傳輸推進劑或高壓氣體，保證動力系統的正常工作。由于火箭動力系統工作過程中力學環境惡劣，試驗管路一旦出現裂縫或者斷裂，輕則影響動力系統工作性能，重則引發火箭被損壞，對航天發射造成嚴重的后果。

針對火箭動力系統新設計的細長試驗管路，通常都需要將設計試驗管路安裝在艙段內進行地面熱試車或地面力學環境試驗考核，以檢驗試驗管路結構的環境適應性。由于涉及整機系統的綜合考核，試驗管路結構傳統的環境適應性檢驗成本變得十分昂貴，使得設計試驗管路力學環境適應性的考核往往不夠充分，難以從試驗層面獲得試驗管路結構安全裕度的可靠數據。因此，亟需一種能夠復現火箭動力系統細長試驗管路力學環境的試驗裝置。

發明內容

本申請的目的在于提供一種力學環境試驗量級可調節的異源振動系統及其控制方法，以解決現有設計試驗管路力學環境適應性的考核往往不夠充分，難以從試驗層面獲得試驗管路結構安全裕度的可靠數據的問題。

第一方面，本申請提供一種力學環境試驗量級可調節的異源振動系統，所述系統包括：

模擬細長試驗管路振動環境的一個諧振峰的第一立柱、模擬細長試驗管路振動環境的另一個諧振峰的第二立柱，以及設置在所述第一立柱上的質量調節模塊，所述質量調節模塊用于調節所述第一立柱的諧振頻率，與所述第二立柱共同對試驗管路形成具有不同頻率成分的激勵環境；

所述第一立柱和所述第二立柱上設置有多個高度一一對應的所述試驗管路安裝孔，所述試驗管路安裝孔用于完成所述試驗管路的安裝，完成所述力學環境試驗量級的調節。

采用上述技術方案的情況下，本申請實施例提供的一種力學環境試驗量級可調節的異源振動系統，系統包括：模擬細長試驗管路振動環境的一個諧振峰的第一立柱、模擬細長試驗管路振動環境的另一個諧振峰的第二立柱，以及設置在所述第一立柱上的質量調節模塊，所述質量調節模塊用于調節所述第一立柱的諧振頻率，與所述第二立柱共同對試驗管路形成具有不同頻率成分的激勵環境，復現了火箭動力系統細長管路異源振動的力學環境；所述第一立柱和所述第二立柱上設置有多個高度一一對應的所述試驗管路安裝孔，所述試驗管路安裝孔用于完成所述試驗管路的安裝，通過不同高度的試驗管路安裝孔達到力學環境試驗量級可調節的效果，最終實現對火箭動力系統細長管路也即是火箭動力系統試驗管路變工況振動環境的模擬，完成所述力學環境試驗量級的調節，可以檢驗試驗管路的可靠性和環境適應性，進一步可以獲得試驗管路安全裕度的可靠數據，為研究不同走向的試驗管路的環境適應性和設計裕度提供了新的試驗手段，并且，該系統結構簡單成本較低。

在一種可能的實現方式中，所述第一立柱和所述第二立柱的尺寸參數是通過數值仿真及試驗驗證所確定，所述第一立柱和所述第二立柱在目標方向的擺動頻率均分別滿足對應的預設目標頻率；所述第一立柱和所述第二立柱的總質量超過所述試驗管路質量的預設倍數。

在一種可能的實現方式中，所述第一立柱包括第一立柱主體和第一立柱底座，所述第一立柱底座和所述第一立柱主體固定連接。