[优秀论文]液体火箭发动机高空试验台研制.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
液体火箭发动机高空试验台研制
姓名:庄杰
申请学位级别:硕士
专业:控制工程
指导教师:李建勋;王继盛
20091112
液体火箭发动机高空试验台研制摘要
液体火箭发动机高空试验台研制

摘要
火箭发动机高空模拟试验,是指在地面试验设备中创造一个近似高
空条件的环境,使发动机在这个环境里工作,进行其性能、可靠性及工
作寿命等各种试验,以验证火箭发动机设计的可行性、工艺的可靠性以
及考核检验调试的方法,对发动机的质量及性能做出评价。因此在正式
飞行前,通常要在高空试验台对发动机进行多次研究性或鉴定性试验。
火箭发动机高空模拟试验台在地面试验设备中创造一个近似高空条
件的环境,其目的就是使发动机在这个模拟高度的压力环境下处于满流
状态工作,以确定发动机在高空工作时的推力、比冲和后效冲量,并确
定双组元发动机推进剂的工作程序,以及推进剂点火的时间延迟。
高空模拟试验台是一个复杂的工作系统,它包括许多分系统和辅助
设施,如试验抽空系统、测控系统、蒸汽供应系统、循环冷却水系统、
监视系统、废气处理系统等。所有这些分系统都发挥着不同的功能,它
们的结合,组成了一个完善的系统试验台。在这些系统中,火箭发动机
高空模拟试验台研制的主要困难是如何解决高温、高速、大质量流燃气
的抽吸问题,以及如何获得可靠、精确的试验数据。
因此,根据远地点变轨发动机研制的特点和需要,新建一座满足其
性能考核的高空模拟试验台。本文简要介绍了此试验台的工作原理、建
造的目的和意义、国内外相关领域发展的现状。
针对高空模拟试验台的主体设备抽真空系统,阐述了抽真空系统其
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液体火箭发动机高空试验台研制摘要
作用是将发动机工作时排出燃气抽出,并排向大气,使真空舱内发动机
的周围保持所要求的真空度,以达到模拟给定的高度环境。然后详细介
绍了抽气系统的组成超音速扩压器、燃气冷却器、蒸气引射泵的设计方
法及设计过程。
针对高空模拟试验台的测控系统,阐述了控制系统的作用是在试车
过程中发出指令信号,使发动机和试验台各工艺系统按照一定程序完成
预定的试车任务;测量并记录发动机及试验台有关工艺系统的各种参数,
以便为评定发动机性能和试车情况提供可靠的精确的数据。详细分析了
测控系统针对硬件、软件、信号传输、推力测量方面的要求,进行了相
关方面的设计。接着,对整个系统进行性能调试,验证试验台的实际指
标,考核各分系统之间的协调性和稳定性,根据数据分析是否达到设计
要求。
文章最后,对试验台技术的发展前景作出了展望。特别是在高空模
拟试验技术领域,今后还有许多问题需要解决。随着空间技术的发展,
要求对在高空和空间工作的发动机做更复杂的模拟试验,对试车台的要
求也会越来越高。

关键词:火箭发动机,高空试验台,抽空系统,测控系统,研制









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液体火箭发动机高空试验台研制 ABSTRACT
DESIGN FOR LIQUID ROCKET ENGINE
HIGH ALTITUDE TEST-BED

ABSTRACT
Upper simulation test-bed of rocket engine tries to creat circumstance in
the ground test equipments close to the upper area condition, which enables
the engine working and in the simulation condition, so as to tesify the
feasibility of the design, the reliability of technics and to exmine the way of
test debugging as well as to estimate the quality and performance of the
engine. So usually investigation tests or appraisal tests are made repeatedly to
the engine in the upper simulation test-bed before the formal flight.
Upper simulation test-bed of rocket engine tries to creat circumstance in