2kN火箭发动机推力试验台设计(2)
时间:2017-05-03 17:17 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
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。垂直试验台多用于大型火箭发动机，水平试验台多用于小型火箭发动机。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。 测量发动机燃烧室内火药气体的最大推力是研究发动机工作性能最基本的实验之一。推力——时间曲线所包含的面积反映了发动机所具有的冲量，还可用于研究火箭加速度随时间的变化等有关弹道性能的问题。因此无论是进行理论研究还是进行产品检验，都必修进行推力的实验测量。 1.2 国内外研究现状与发展趋势 1.3 本文的主要任务 目前实验室的火箭发动机推力试验台多为中心架式，即采用两个中心架将发动机安装在工作台上，通过调整中心架上的三个螺纹来实现对心与夹紧，一般需要多次的调试才能使发动机安装的轴线水平并与传感器在同一直线上。结合本次设计内容，需要解决以下几个问题： (1) 根据任务的要求，完成试验台的总体设计； (2) 完成试验台定架的设计。包括水泥基座的设计和铸铁安装平板的设计； (3) 完成试验台动架的设计。包括上下夹紧装置、V型轮以及固定架的设计； (4) 完成原位校准装置的设计； (5) 对部分零件进行强度校； (6) 完成推力传感器的选择。 2 试验台的总体设计 2.1 试验台的设计要求与指标 本文是在现有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。其主要指标和要求如下： (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。 2.2 试验台的方案选择 火箭发动机推力试验台有卧式和立式两种。立式试验台多用于大型火箭发动机多分力的试验，一般结构比较复杂。结合本次设计内容，主推力不超过20kN，侧向力不超过2kN，所以选择卧式试验台即可满足设计要求。 卧式试验台的主要优点有： (1) 火箭发动机的轴向力是水平的，即与重力相垂直，所以火药装药燃烧引起的推进剂质量的变化不影响轴向推力的测量； (2) 由于火箭发动机水平安装，因而易于测量和调试，可以得到较高的测试精度； (3) 不像立式台那样要有较高大的立柱(定架)，结构也较为简单； (4) 试验时，发动机安装比较简单方便； (5) 人员在地面进行推力标定等操作也比较方便。 2.3 试验台的总体设计 结合本次设计内容，通过对现有固体火箭发动机推力试验台的系统结构分析，参考相关系统的先进技术，本文设计的试验台是采用V型轮的上下联动式支架的试验台。发动机安装于水平可移动的V型轮上，通过螺杆使V型轮与上方的压紧装置同时张合，达到固定发动机的目的。在发动机的尾部有一可装卸的固定架，其上设有螺杆加力装置，以便进行原位推力标定。整体联动装置可以满足不同直径的发动的安装测试，保证了发动机的轴线都在同一高度，确保了测试结果的精度。整体试验台提高了试验台的安装方便性，同时可以实现原位推力标定，提高了其使用的性能和测量的精度。 (责任编辑：qin) |