一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置及方法与流程

本发明属于固体火箭发动机地面试验特种测试，具体涉及一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置及方法。

背景技术：

1、固体火箭发动机随动推力试验是考核细长体在固体火箭发动机推力作用下结构振动及稳定性的一种试验方法。开展随动推力试验时，需捕捉固体火箭发动机摆动角度确定细长结构件的运动状态，同时利用振动数据采集器获取结构件的振动响应，最后结合运动状态以及振动响应数据分析评估细长体的失稳临界参数。因此，摆角测试是固体火箭发动机随动推力试验中一项关键技术。

2、目前的摆动角度测量装置采用接触式机械测量的方法，并且只能获取最终摆角的测量，无法满足摆动角度动态测量的功能，不适用于随动推力作用下固体火箭发动机摆角的测量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：克服上述存在的不足，提供一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置及方法，该方法不仅能够实现随动推力作用下固体火箭发动机工作过程中摆角的动态测量，还需适应固体火箭发动机地面静止试验的严酷环境。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置，包括：高度调节机构、设备固定机构、摆角测试设备、标尺装置及测试与控制系统；

3、设备固定机构固定在高度调节机构上方，沿高度调节机构上下移动进行高度调节；摆角测试设备固定在设备固定机构内部，摆角测试设备实时捕捉发动机位置；标尺装置固定在摆角测试设备正下方，测试与控制系统与摆角测试设备连接；测试与控制系统给发动机输出点火电压时同步为摆角测试设备提供触发信号开启数据采集。

4、进一步的，所述高度调节机构包括左支撑结构、右支撑结构、支撑平台以及u形槽；左支撑结构、右支撑结构均为杆状结构，支撑平台沿杆状结构纵向分布，用于调节设备固定机构的高度，杆状结构底部设置安装底板，安装底板上设置u形槽；所述左支撑结构和右支撑结构分别通过安装底板对称固定于试车台上。

5、进一步的，所述设备固定机构包括防护结构和固定支架；防护结构底部通过固定支架的两端分别安装在左支撑结构、右支撑结构上。

6、进一步的，所述防护结构包括金属保护罩、防爆玻璃；所述金属保护罩固定于固定支架中心，防爆玻璃安装在设置在固定支架中心的观测窗口上，摆角测试设备通过观测窗口进行观测。

7、进一步的，所述标尺装置包括左右对称布置的底脚、固定在标尺装置表面的刻度尺。

8、进一步的，所述测试与控制系统包含触发单元、数据传输单元以及点火控制单元；触发单元与点火控制单元同步启动，点火控制单元给发动机输出点火电压时，触发单元同步为摆角测试设备提供触发信号开启数据的采集；数据传输单元接收摆角测试设备发动的图像数据。

9、进一步的，所述摆角测试设备的拍照速率不低于1000帧/秒。

10、一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试方法，包括：

11、根据发动机的尺寸l0，确定标尺装置的安装位置；根据标尺装置的安装位置，将高度调节机构固定于试车台上；

12、在设备固定机构中安装摆角测试设备，标尺装置位于摆角测试设备下方，将摆角测试设备和测试与控制系统连接，；根据选定高度，将设备固定机构安装在高度调节机构上；

13、接通测试与控制系统与发动机的点火线路；

14、通过测试与控制系统控制发动机点火，发动机发生角度摆动，通过摆角测试设备捕捉发动机的实时运动位置。

15、进一步的，一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试方法，还包括：

16、根据摆角测试设备采集的发动机位置图像，读取发动机在标尺装置上的位置li，根据发动机在标尺装置上的位置li计算发动机摆动角度。

17、进一步的，发动机摆动角度

18、其中，li为第i时刻发动机距中轴线的距离。

19、本发明与现有技术相比的有益效果是：

20、在发动机工作过程中，本发明能够采用非接触式图像测量方法实时获取固体火箭发动机在工作过程中的运动状态，通过数据处理得到摆角。此外，本发明通过防护结构，使得摆角测试设备在固体火箭发动机工作时能够得到有效防护，满足固体火箭发动机地面静止试验严酷的环境。

技术特征：

1.一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置，其特征在于，包括：高度调节机构(1)、设备固定机构(2)、摆角测试设备(3)、标尺装置(4)及测试与控制系统(5)；

2.根据权利要求1所述的一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置，其特征在于，所述高度调节机构(1)包括左支撑结构(1-1)、右支撑结构(1-2)、支撑平台(1-3)以及u形槽(1-4)；左支撑结构(1-1)、右支撑结构(1-2)均为杆状结构，支撑平台(1-3)沿杆状结构纵向分布，用于调节设备固定机构(2)的高度，杆状结构底部设置安装底板，安装底板上设置u形槽(1-4)；所述左支撑结构(1-1)和右支撑结构(1-2)分别通过安装底板对称固定于试车台(1-5)上。

3.根据权利要求2所述的一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置，其特征在于，所述设备固定机构(2)包括防护结构(2-1)和固定支架(2-2)；防护结构(2-1)底部通过固定支架(2-2)的两端分别安装在左支撑结构(1-1)、右支撑结构(1-2)上。

4.根据权利要求3所述的一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置，其特征在于：所述防护结构(2-1)包括金属保护罩(2-3)、防爆玻璃(2-4)；所述金属保护罩(2-3)固定于固定支架(2-2)中心，防爆玻璃(2-4)安装在设置在固定支架(2-2)中心的观测窗口(2-5)上，摆角测试设备(3)通过观测窗口(2-5)进行观测。

5.根据权利要求3所述的一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置，其特征在于，所述标尺装置(4)包括左右对称布置的底脚(4-1)、固定在标尺装置表面的刻度尺(4-2)。

6.根据权利要求5所述的一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置，其特征在于，所述测试与控制系统(5)包含触发单元(5-1)、数据传输单元(5-2)以及点火控制单元(5-3)；触发单元(5-1)与点火控制单元(5-3)同步启动，点火控制单元(5-3)给发动机(5-4)输出点火电压时，触发单元(5-1)同步为摆角测试设备(3)提供触发信号开启数据的采集；数据传输单元(5-2)接收摆角测试设备(3)发动的图像数据。

7.根据权利要求1所述的一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置，其特征在于：所述摆角测试设备(3)的拍照速率不低于1000帧/秒。

8.一种如使用权利要求1～7任一所述装置的随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试方法，其特征在于，发动机摆动角度

技术总结本发明公开了一种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置及方法，目的是提供的摆角测试装置及方法能够实现随动推力作用下固体火箭发动机摆动角度的测量。技术方案是：对固体火箭发动机采用非接触式图像测试方法，基于种随动推力作用下固体火箭发动机摆角测试装置，获取固体火箭发动机工作过程的运动状态图像数据，分别对运动状态图像数据进行逐帧离散处理与分析，从而获得固体火箭发动机的摆角数据。技术研发人员：方幸,王飞,强科杰,戴国诚,邓泽奇,沈俊杰,乐浩受保护的技术使用者：上海新力动力设备研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/18