固体火箭发动机推力试验研究开题报告

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1、文献综述摘要固体火箭发动机地面试验是一种不可逆、高成本、高风险的试验。发动机工作时间短，需要获取的信息量比较大，过程控制和关键参数要求精度高。固体火箭发动机试验台即为研究火箭发动机各项性能参数提供了条件。关键词：固体火箭发动机试验台推力结构设计传感器标定1.研究背景及意义由于火箭技术的不断发展，使得对火箭发动机工作性能的研究愈发变的重要。推力是固体火箭发动机工作过程中的重要参数，是发动机测试的主要内容之一。火箭推力试验台即为研究火箭发动机工作时所产生的推力而设计。火箭发动机试验台是对火箭发动机整机进行点火试验的专用设施。根据发动机类型和大小，试验台分为垂直试验台和水平试验台两种。垂直试验台

2、多用于大型液体火箭发动机，水平试验台多用于小型液体火箭发动机和固体发动机。按试验环境条件又分为地面试验台和高空模拟试验台。试验台一般为敞开式钢筋混凝土结构和轻型活动屋顶。推进剂贮箱间、控制间、配气间、测量间等均为钢筋混凝土防爆墙，控制间还装有防爆玻璃，供试验过程中试验指挥员对试验台观察和指挥。发动机试验台一般由推力架、推进剂供应系统、供气系统、控制系统、测量系统以及消防、通信、环保等辅助设施组成。本课题的任务是在现有的固体火箭发动机推力试验台的基础上，进行系统结构分析，找出存在的问题，参考相关系统的先进技术，设计一个新的火箭发动机试验台，从而提高其性能及方便性。2.国内外研究现状和发展趋势

3、固体火箭发动机属于化学火箭发动机，用固态物质（能源和工质）作为推进剂。固体推进剂点燃后在燃烧室中燃烧，产生高温高压的燃气，即把化学能转化为热能；燃气经喷管膨胀加速，热能转化为动能，以极高的速度从喷管排出从而产生推力推动导弹向前飞行。火箭发动机的研制过程需要进行大量地面试验。这些试验技术复杂，耗资巨大，因此世界各国都十分重视试验装备的建设和试验技术的研究。各国为研制火箭发动机建立了大量的试验设备，形成了众多试验基地。美国在世界上拥有最多和最庞大的火箭发动机试验机构和试验装置。大部分隶属于美国国家航空航天局(NASA)和美国空军，具有相当规模的试验能力。美国的主要试验机构有斯坦尼斯空间中心(S

4、SC)推进试验联合体、马歇尔空间飞行中心、白沙试验场、阿诺德工程发展中心。德国联邦技术部领导下的德国宇航研究院是德国航空与航天科学研究的专门机构。拥有五个研究中心和六个分支机构，共有19个研究所。拥有很多大型试验设施，如各种亚音速、超音速风洞、航空发动机及火箭发动机试车台、研究试验飞机、飞行模拟器的试验台、航空测控指挥中心、探空火箭发射场等。日本火箭发动机试验机构主要有：日本宇宙开发事业团种子岛空间中心。位于鹿儿岛；科学技术厅航空宇宙技术研究所角田推进中心，位于宫城县的角田。国外液体火箭发动机试验设施配套齐全、基础设施完善、规模大、能力强、可扩展性好。国外试验技术的发展趋势可以概括为：(1

5、)为满足新型号研制需求，尽量改造老试车台。试验领域不断拓展。试验能力持续提高。(2)试验台系统柔性化，一台多用；既能试验液氢／液氧。液氧／煤油，液氢／液氧／煤油，又能试验可贮存自燃推进剂。既能试验发动机又能进行火箭级试车。采用闭环调节控制流量、压力、混合比。试验条件调整能力不断增强。(3)试验设施相对集中。在试验中心内有火箭发动机整机试验台，也有组合件试车台，还有风洞和冲压发动机试车台。甚至和火箭发射场建在一起。公用设施(如高压气源、水系统、推进剂储运系统、动力系统、数据采集系统)共用。(4)数据采集系统的能力不断扩大，可最大限度获取信息。减少试车次数，降低研制成本。(5)不断应用新产品、

6、新技术提升试验能力，如高速工作站、网络技术、光缆通讯、集散控制。采用先进的测试手段，测试对象由点到面、场，加强数据分析及性能评定。(6)不断完善试验台环境。增强安全防护措施，发动机试车健康诊断系统研究进一步深入。我国液体火箭发动机试验技术取得了很大进展，基本能满足现有型号研制要求，但与美国、法国、德国、俄罗斯等航天技术发达国家相比，无论是硬件装备、试验能力还是技术水平都还有明显的差距，主要体现在：(1)试验设施不完善，试车台规模小，可扩展性差。(2)高空环境试验能力比较薄弱。(3)试验条件调整能力差，试验系统难以柔性化，测控能力不足；测试前端手段单一，一次试车获取信息有限，且缺乏对测试数据

7、的深入分析研究和综合利用。(4)试车台污染治理未有效开展，安全防护与应急措施不足，发动机试车健康诊断系统研究刚刚起步。3.研究内容与方法本文所要研究的固体火箭发动机推力试验台主要有以下几个方面的要求。①试验台承载最大主推力20KN；②测向力≤2000N；③发动机外径10～150mm；④发动机长度≤1500mm；⑤推力可实现原位标定；⑥操作方便、可靠。主要的工作步骤如下：（1）在搜集消化大量国内外资料的基础上，研究分析固体