本發(fā)明屬于試驗(yàn)，涉及一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

1、火箭研制過程中，需要驗(yàn)證一二級火箭級間分離方案的可靠性。以確保在預(yù)定的時(shí)序和條件下，一二級火箭能夠順利實(shí)現(xiàn)分離，且分離過程不會對后續(xù)飛行造成影響。

2、當(dāng)前火箭級間分離過程的驗(yàn)證主要通過發(fā)動機(jī)三合一試驗(yàn)進(jìn)行，即在考核驗(yàn)證二級發(fā)動機(jī)工作可靠性的同時(shí)，將下面級及級間段安裝在發(fā)動機(jī)后端，在發(fā)動機(jī)點(diǎn)火后通過系列指令實(shí)現(xiàn)對實(shí)際級間分離過程的考核驗(yàn)證。

3、傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)三合一地面試驗(yàn)由于使用實(shí)際的發(fā)動機(jī)點(diǎn)火進(jìn)行試驗(yàn)導(dǎo)致試驗(yàn)成本較高、試驗(yàn)周期長且可重復(fù)性較差。目前傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)三合一地面試驗(yàn)主要用于級間分離過程的考核，不適用于一些新型的級間分離方式的過程驗(yàn)證及方案快速迭代。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，通過調(diào)制爆炸激波管的初始參數(shù)，實(shí)現(xiàn)在模擬發(fā)動機(jī)工作的過程中，對級間段內(nèi)不同位置處的脈動壓力作用效果實(shí)現(xiàn)等效。

2、本發(fā)明解決技術(shù)的方案是：

3、一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，包括：

4、正常工況下，由火箭發(fā)動機(jī)燃燒產(chǎn)生噴流作用于火箭的級間段；設(shè)定火箭的級間段內(nèi)腔建壓過程中，壓力隨時(shí)間變化的變量為；根據(jù)質(zhì)量及能量守恒方程，建立與流動參數(shù)之間的初始對應(yīng)關(guān)系；

5、采用爆炸激波管爆炸等效代替火箭發(fā)動機(jī)燃燒，產(chǎn)生噴流作用于火箭的級間段；根據(jù)爆炸激波管和火箭發(fā)動機(jī)的實(shí)際物理參數(shù)，對流動參數(shù)進(jìn)行精簡，簡化與流動參數(shù)之間的初始對應(yīng)關(guān)系；得到與流動參數(shù)之間的進(jìn)階對應(yīng)關(guān)系；

6、設(shè)定爆炸激波管爆炸產(chǎn)生的總壓為，爆炸激波管爆炸產(chǎn)生的總溫為；建立和的計(jì)算公式；

7、根據(jù)與流動參數(shù)之間的進(jìn)階對應(yīng)關(guān)系、、，建立爆炸激波管爆炸等效代替火箭發(fā)動機(jī)燃燒的關(guān)系方程；

8、根據(jù)爆炸激波管爆炸等效代替火箭發(fā)動機(jī)燃燒的關(guān)系方程，求解其中的未知參數(shù)，按照求解結(jié)果對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)采用爆炸激波管爆炸等效代替火箭發(fā)動機(jī)燃燒產(chǎn)生的噴流效果。

9、在上述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，所述流動參數(shù)包括級間燃?xì)鉄釗p失系數(shù)、發(fā)動機(jī)燃?xì)獗葻岜?、噴管喉道橫截面積、級間段容積、發(fā)動機(jī)燃?xì)舛▔罕葻帷l(fā)動機(jī)燃?xì)饪倝?、發(fā)動機(jī)燃?xì)饪倻睾腿細(xì)鈿怏w常數(shù)。

10、在上述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，所述與流動參數(shù)之間的初始對應(yīng)關(guān)系為：

11、。

12、在上述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，爆炸激波管與火箭發(fā)動機(jī)的物理參數(shù)中，間燃?xì)鉄釗p失系數(shù)、發(fā)動機(jī)燃?xì)獗葻岜取姽芎淼罊M截面積、級間段容積、發(fā)動機(jī)燃?xì)舛▔罕葻岷腿細(xì)鈿怏w常數(shù)是相同的，因此對上述參數(shù)進(jìn)行精簡。

13、在上述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，所述與流動參數(shù)之間的進(jìn)階對應(yīng)關(guān)系為：

14、

15、式中，僅表示與具備方程關(guān)系，具體方程形式不考慮。

16、在上述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，所述爆炸激波管爆炸產(chǎn)生的總壓包括爆炸激波管中的炸藥爆炸產(chǎn)生的壓力和額外輸入的高壓氣體的壓力，即為：

17、。

18、在上述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，所述爆炸激波管爆炸產(chǎn)生的總溫為包括爆炸激波管中的炸藥爆炸產(chǎn)生的溫度和額外輸入的高壓氣體的溫度，即為：

19、。

20、在上述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，當(dāng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)爆炸激波管爆炸等效代替火箭發(fā)動機(jī)燃燒。

21、在上述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，將細(xì)化為：

22、

23、其中，根據(jù)實(shí)際工況，發(fā)動機(jī)燃?xì)饪倝汉桶l(fā)動機(jī)燃?xì)饪倻鼐鶠橐阎桓鶕?jù)爆炸激波管中的裝藥量，和均為已知；額外輸入的高壓氣體的溫度為已知；即根據(jù)等式求解出未知參數(shù)。

24、在上述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，將額外輸入的高壓氣體的壓力調(diào)整至，即實(shí)現(xiàn)了爆炸激波管爆炸等效代替火箭發(fā)動機(jī)燃燒產(chǎn)生的噴流效果。

25、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

26、（1）本發(fā)明利用爆炸激波管代替火箭發(fā)動機(jī)，對火箭的級間段內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及級間分離過程進(jìn)行考核，可以明顯的減少試驗(yàn)費(fèi)用，降低試驗(yàn)周期。對于一些新型級間分離方案的快速迭代與驗(yàn)證提供了一個更好的試驗(yàn)平臺；

27、（2）本發(fā)明相比較于風(fēng)洞試驗(yàn)，爆炸激波管可以對級間段進(jìn)行原尺寸地面試驗(yàn)，尤其的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度考核上可以直接的驗(yàn)證級間段內(nèi)結(jié)構(gòu)的合理性，同時(shí)其成本上也遠(yuǎn)低于風(fēng)洞試驗(yàn)；

28、（3）本發(fā)明通過上述調(diào)制方法可以保證爆炸激波管對級間段的脈動壓力作用效果與火箭發(fā)動機(jī)基本一致，保證了爆炸激波管對級間段殼體內(nèi)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度考核的有效性。

技術(shù)特征：

1.一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，其特征在于：包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，其特征在于：所述流動參數(shù)包括級間燃?xì)鉄釗p失系數(shù)、發(fā)動機(jī)燃?xì)獗葻岜?、噴管喉道橫截面積、級間段容積、發(fā)動機(jī)燃?xì)舛▔罕葻帷l(fā)動機(jī)燃?xì)饪倝?、發(fā)動機(jī)燃?xì)饪倻睾腿細(xì)鈿怏w常數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，其特征在于：所述與流動參數(shù)之間的初始對應(yīng)關(guān)系為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，其特征在于：爆炸激波管與火箭發(fā)動機(jī)的物理參數(shù)中，間燃?xì)鉄釗p失系數(shù)、發(fā)動機(jī)燃?xì)獗葻岜?、噴管喉道橫截面積、級間段容積、發(fā)動機(jī)燃?xì)舛▔罕葻岷腿細(xì)鈿怏w常數(shù)是相同的，因此對上述參數(shù)進(jìn)行精簡。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，其特征在于：所述與流動參數(shù)之間的進(jìn)階對應(yīng)關(guān)系為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，其特征在于：所述爆炸激波管爆炸產(chǎn)生的總壓包括爆炸激波管中的炸藥爆炸產(chǎn)生的壓力和額外輸入的氣體的壓力，即為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，其特征在于：所述爆炸激波管爆炸產(chǎn)生的總溫為包括爆炸激波管中的炸藥爆炸產(chǎn)生的溫度和額外輸入的氣體的溫度，即為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，其特征在于：當(dāng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)爆炸激波管爆炸等效代替火箭發(fā)動機(jī)燃燒。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，其特征在于：將細(xì)化為：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，其特征在于：將額外輸入的氣體的壓力調(diào)整至，即實(shí)現(xiàn)了爆炸激波管爆炸等效代替火箭發(fā)動機(jī)燃燒產(chǎn)生的噴流效果。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于爆炸沖擊的級間熱分離等效模擬試驗(yàn)方法，屬于試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域；根據(jù)質(zhì)量及能量守恒方程，建立與流動參數(shù)之間的初始對應(yīng)關(guān)系；獲取與流動參數(shù)之間的進(jìn)階對應(yīng)關(guān)系；建立和的計(jì)算公式；建立爆炸激波管爆炸等效代替火箭發(fā)動機(jī)燃燒的關(guān)系方程；根據(jù)爆炸激波管爆炸等效代替火箭發(fā)動機(jī)燃燒的關(guān)系方程，求解其中的未知參數(shù)，按照求解結(jié)果對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)采用爆炸激波管爆炸等效代替火箭發(fā)動機(jī)燃燒產(chǎn)生的噴流效果；本發(fā)明通過調(diào)制爆炸激波管的初始參數(shù)，實(shí)現(xiàn)在模擬發(fā)動機(jī)工作的過程中，對級間段內(nèi)不同位置處的脈動壓力作用效果實(shí)現(xiàn)等效。

技術(shù)研發(fā)人員：吳亞東,關(guān)興太,沈治,謝玨帆,張兵,高波,賈睿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京宇航系統(tǒng)工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19