一种新型六分力试验台的设计(2)

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5.1.2 推力矢量测量 27

5.2 燃烧室压力测量 27

5.3 数据传输、采集系统 28

5.4 电源 29

6 本文小结 30

致谢 31

参考文献 32

1 绪论

1.1 研究背景及意义

第二次世界大战结束之后，美国与前苏联大力发展火箭技术，火箭技术得以飞速发展，并广泛应用于空间科学技术试验及国防建设中[1]；而随着现代航空宇航技术以及国防现代化的迅速发展，对火箭发动工作参数的测试要求也越来越高，从精确控制飞行器运行姿态到提高火箭武器命中精度[2]，这些都是建立在对火箭发动机的推力精确控制的基础之上，因此为了提高发动机的控制精度就必须准确了解火箭发动机工作过程中的推力状况。

众所周知，试验在任何科学研究中都是不可缺少的部分；人们一直追求的一个目的就是在满足试验要求的条件下用最低成本方案获取到所需要的各项试验数据。一种新型固体火箭发动机的研制必须经过反复地试验，通过所获取的试验数据改进设计。对所获取的大量实验数据进行统计总结，并从中找出规律，这样不仅能改进发动机，还能发展发动机理论。

固体火箭发动机的工作条件是极其苛刻的：高温、高负荷、各项参数变化快等；要想研制出可靠工作的高质量发动机，就必须进行非常严格的试验。飞行试验能反映发动机真实的飞行状况，但是一种新型发动机的研制，需要大量而且反复地试验才能完成最终定型，在飞行试验里面去做所有这些实验是不可能的，其主要原因有如下几点：

（1）飞行试验成本比地面模拟试验要高很多，周期也更长，另外，新型发动机的试验风险也很高。

（2）飞行试验获取的信息量比地面模拟试验少得多。

（3）飞行试验需要其他诸如控制、制导等部门的密切配合，在发动机的研制阶段这也是不现实的。

固体火箭发动机地面试车试验是指在地面上根据特定的条件要求，对试验发动机进行静态试验，用以获取发动机的各项性能指标参数，解决发动机研制过程中的技术问题。在地面试车过程中，通过地面试验测试系统获取各种所需数据；地面试验测试系统必须快速、全面、准确获取试验数据，根据试验所获取的数据验证设计及改进设计，以达到在最短时间内以最低成本研制出高质量发动机；因此，测试系统在试验过程中具有举足轻重的地位。

在固体火箭发动机性能测试过程中，试验设备和测试技术是研制工作的基础；有没有试验设备和测试技术决定了能不能研制出发动机，试验设备质量的优劣很大程度上决定了发动机的研制水平。上个世纪五十年代，美国从固体火箭发动机的研制初期开始，除了发动机的设计、制造技术的研究，也广泛开展了对测试方法和试验技术的研究，使得固体火箭技术迅速发展，仅用七八年时间就从初期阶段进入到了高级发展阶段[3]。

火箭发动机工作过程中物理化学过程非常复杂，对其研究十分困难，至今都还没有掌握其中的规律，因此，只能根据发动机的各种性能参数（比如燃烧室压力温度、推力偏心等）来判断发动机性能的优劣；其中，固体火箭发动机的推力偏心测试对于火箭武器的精度的提高有着十分重要的意义。火箭弹、导弹等以火箭发动机的武器，发动机的性能决定了武器的总体性能。目前在无控火箭弹的研制中，火箭弹的散布问题是一个急需解决的问题。引起散布的原因有很多[4]，大量的理论及试验研究分析证明推力偏心是影响火箭弹散布的一个主要原因。引起推力偏心的因素有很多，准确测出火箭发动机的推力偏心，减小推力偏心对火箭武器精度的影响具有十分重要的意义。