比冲量弹道摆测试系统设计+文献综述(2)
6 同步电路设计 29
6.1 点火同步的讨论 29
6.2 点火控制 30
7 标定 31
7.1 摆长L的标定 31
7.2 摆锤质量M的标定 31
8 误差分析 33
8.1 误差的基本概念 33
8.2 弹道摆实验的误差分析 34
结 论 35
致 谢 36
参考文献37
1 引言
火箭发动机一般用弹道摆进行比冲测试，其测试过程是将发动机固定在一个悬挂于钢架上的弹道摆锤上，发动机点火后推进剂燃烧产生推力推动摆锤摆动，通过测量摆长、摆锤的当量质量等参数，可以计算出比冲。
1.1 研究背景及意义
由冲量的计算公式可知冲量是力对时间的积分，由于实际实验过程中力是随时间变化的，直接测量力与作用的时间不能直接得出冲量。力的作用使物体的运动状态发生改变，所以通常将冲量的测量转化为位移、角度等简单易测物理量的测量。1742年，测量弹丸的出口能量的弹道摆锤就已经被发明，它的工作原理与弹道摆类似，都是在单摆原理的基础上设计的。对弹道摆锤射击，摆锤摆动并升高，测量升高的最大高度便可以由能量守恒得到弹丸获得的动能。现代，类似的出现了冲量摆、冲击摆、威力弹道摆、弹道摆等“摆”测量装置[1]。
冲量测量时用到的冲击摆将冲量的测量转化为摆的角度的测量。测量子弹的初速度用到的木质摆，木质摆摆锤的质量很大，子弹射入木质板内以后，摆锤获得能量发生摆懂，测量摆锤与子弹的质量以及摆角，利用动量守恒等原理可计算出子弹的初速度。
薄壁管状高燃速推进剂发动机的比冲测试一直是推进剂研制者和发动机设计者十分关心和重视的问题。在国内主要采用以下几种测试方法：采用立式试验台，使发动机垂直于地面进行实验；在推力台上测试；根据P-t曲线由压强冲量间接估计推进剂的比冲等，但都都未取得较为满意的结果。主要是由于高燃速推进剂燃烧高达100mm/s，燃烧时间仅5ms，推力非常大，要准确测量其发动机的总冲、比冲，技术难度大。推力台法测试时，推力架和力传感器都是弹性元件，测得的推力-时间曲线出现震荡，波纹曲线记录不完整。出现这样的曲线有很多因素，除传感器外，装药点火后从零开始达到最大推力的时间小于1ms，推力爬升太快点火后产生大的撞击力都是引起振荡的直接原因。目前推力台法测试高燃速推进剂尚未有成熟的技术满足测试要求。而弹道摆法克服了上述缺点，它具有装置简便，易于掌握操作，测试周期短，曲线平滑，数据重复性好等优点。弹道摆作为工作装置，配备高频响压强传感器和高精度数采记录系统，测试高燃速推进剂能取得较满意的结果。高燃速推进剂比冲的测量用小弹道摆，如图所示测量系统结构示意，摆锤的一端