固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)中自由射流試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域,具體為一種固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)通過貧氧固體推進(jìn)劑在燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)燃燒產(chǎn)生富燃料燃?xì)膺M(jìn)入沖壓燃燒室后,與進(jìn)氣道進(jìn)入的來流空氣進(jìn)行摻混燃燒,燃?xì)馔ㄟ^噴管膨脹加速后排出,從而產(chǎn)生推力。因固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、比沖高、工作時(shí)間長(zhǎng)、推力可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),成為中遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈動(dòng)力裝置的首選。
[0003]固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)中通常采用直連試驗(yàn)和自由射流試驗(yàn)。直連試驗(yàn)需要的加熱空氣流量小,但不能模擬發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)飛行狀態(tài)下的進(jìn)氣道性能,通常應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器性能試驗(yàn)、燃燒性能試驗(yàn)等。自由射流試驗(yàn)是采用加熱器加熱空氣,射流噴管產(chǎn)生高溫、高速的試驗(yàn)工況,發(fā)動(dòng)機(jī)置于射流噴管的等馬赫數(shù)菱形區(qū)內(nèi),擴(kuò)壓器和環(huán)形引射器引射試驗(yàn)空氣和發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫燃?xì)?,維持試驗(yàn)艙低壓狀態(tài)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)飛行時(shí)的負(fù)壓環(huán)境。
[0004]固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程主要由助推、轉(zhuǎn)級(jí)、續(xù)航三個(gè)工況組成,其中轉(zhuǎn)級(jí)工況是發(fā)動(dòng)機(jī)研制的關(guān)鍵環(huán)節(jié),研制難度極大。轉(zhuǎn)級(jí)工況是在高空、高速、低靜壓狀態(tài)下固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)從助推狀態(tài)轉(zhuǎn)為沖壓續(xù)航狀態(tài)的整個(gè)過程,這一過程很難在直連式試驗(yàn)臺(tái)上完全模擬。所以,理論上只能選擇固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)作為固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)三工況試驗(yàn)平臺(tái)。
[0005]固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示,主要由加熱器、混合器、射流噴管、試驗(yàn)艙、試驗(yàn)架、擴(kuò)壓器、燃?xì)獍l(fā)生器、環(huán)形引射器等組成。加熱器采用空氣、氧氣、酒精三組元燃燒方案,然后在混合器中摻混大流量空氣得到自由射流所需試驗(yàn)工質(zhì),在射流噴管出口形成試驗(yàn)所需等馬赫數(shù)菱形區(qū),模擬發(fā)動(dòng)機(jī)飛行時(shí)的馬赫數(shù)、總溫、總壓。擴(kuò)壓器與環(huán)形引射器引射試驗(yàn)工質(zhì)和發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)猓谠囼?yàn)艙形成高空低壓環(huán)境模擬發(fā)動(dòng)機(jī)飛行高度的靜壓。試驗(yàn)時(shí),模擬彈頭部和進(jìn)氣道安裝于等馬赫數(shù)菱形區(qū)內(nèi),能夠模擬彈頭對(duì)來流的預(yù)壓縮和進(jìn)氣道捕獲空氣的能力,使地面試驗(yàn)更接近于真實(shí)飛行狀態(tài),減小天地差異。自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)控方案采用PXI+PLC,具有多路急停邏輯判斷功能,能夠在系統(tǒng)異常狀態(tài)下緊急關(guān)閉試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0006]理論上在自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)上能夠完成固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn),但固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn)對(duì)該試驗(yàn)系統(tǒng)屬于拓展試驗(yàn)?zāi)芰?,由于該試?yàn)系統(tǒng)造價(jià)高昂,拓展試驗(yàn)?zāi)芰⒋嬖诤艽蟮娘L(fēng)險(xiǎn),目前還沒有成功的先例。
[0007]在自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)上完成固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn)存在的主要技術(shù)問題有:
[0008](I)自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)擴(kuò)壓器和環(huán)形引射器引射能力是針對(duì)固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)續(xù)航級(jí)工作狀態(tài)設(shè)計(jì)的,助推級(jí)工作時(shí)將噴出大流量高溫、高速燃?xì)?,流量比續(xù)航級(jí)高出一個(gè)量級(jí)。當(dāng)試驗(yàn)時(shí)序設(shè)計(jì)不匹配時(shí),瞬時(shí)大流量高溫高速燃?xì)饪赡苁箶U(kuò)壓器已經(jīng)建立的激波系發(fā)生很大變化,導(dǎo)致?lián)砣?,使試?yàn)艙艙壓快速升高。
[0009](2)自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)窗口短,固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間較長(zhǎng)。
[0010](3)自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)的安全問題??赡苡绊懽杂缮淞髟囼?yàn)系統(tǒng)安全問題的因素主要有:發(fā)動(dòng)機(jī)在助推級(jí)工作時(shí)推力很大,如果推力測(cè)量系統(tǒng)不能提供較高的安全系數(shù),發(fā)動(dòng)機(jī)失去約束將竄入射流噴管中,毀壞自由射流試驗(yàn)系統(tǒng);發(fā)動(dòng)機(jī)助推級(jí)點(diǎn)火時(shí)噴管堵蓋噴出可能擊傷擴(kuò)壓器或環(huán)形引射器;自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)噴管還有火苗噴出,可能燒毀擴(kuò)壓器。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]要解決的技術(shù)問題
[0012]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此,本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn)方法,通過設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)序以及控制三工況工作時(shí)間,在自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)上完成固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn)。
[0013]技術(shù)方案
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)方面,本發(fā)明提出一種固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn)方法,其特征在于:采用以下試驗(yàn)時(shí)序進(jìn)行固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn):
[0015]1、固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)啟動(dòng);
[0016]2、自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)艙內(nèi)壓力降低至試驗(yàn)工況靜壓時(shí),自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)向時(shí)序控制系統(tǒng)發(fā)送觸發(fā)信號(hào),時(shí)序控制系統(tǒng)判斷后向彈載控制器發(fā)送牽動(dòng)信號(hào),彈載控制器發(fā)出固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)助推器點(diǎn)火指令;
[0017]3、固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)助推器工作結(jié)束后,延遲2s到達(dá)轉(zhuǎn)級(jí)點(diǎn);
[0018]4、彈載控制器發(fā)出轉(zhuǎn)級(jí)指令,固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道入口堵蓋打開;
[0019]5、固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道出口堵蓋打開;
[0020]6、固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器點(diǎn)火;
[0021]7、固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作結(jié)束;
[0022]8、自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)閉;
[0023]9、吹除明火;
[0024]其中通過調(diào)整固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)助推器推進(jìn)劑裝藥量,使固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)助推器工作時(shí)間縮短為2s ;通過調(diào)整固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器裝藥量,使固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)續(xù)航級(jí)工作時(shí)間縮短為10s。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,該固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn)方法,通過設(shè)計(jì)合理的固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn)的試驗(yàn)時(shí)序,使得現(xiàn)有的自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)能夠滿足固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流三工況試驗(yàn)的要求;同時(shí)通過調(diào)整固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)助推器以及燃?xì)獍l(fā)生器的裝藥量,克服了試驗(yàn)窗口較短,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間長(zhǎng)的問題。
【附圖說明】
[0026]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解,其中:
[0027]圖1:自由射流試驗(yàn)系統(tǒng)不意圖;
[0028]其中:1、加熱器,2、混合器,3、射流噴管,4、等馬赫數(shù)菱形區(qū),5、固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),6、試驗(yàn)架,7、試驗(yàn)艙,8、擴(kuò)壓器與環(huán)形引射器。
[0029]圖2:自由射流三工況試驗(yàn)時(shí)序。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例,所述實(shí)施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的,旨在用于解釋本發(fā)明,而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0031]在本發(fā)明的描述中,需要理解的是,術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“