全尺寸超燃冲压发动机推力测量台架研制.pdf

第41卷第5期
火箭推进
015年10月
JOURNAL OF ROCKET PROPULSION
Oct. 201
全尺寸超燃冲压发动机推力测量台架研制
朱舒扬
西安航天动力试验技术研究所,陂西西安710100)
摘要:介绍了用于全尺寸超燃冲压发动机推力濁量的三分量推力合架约研制。该推力
台架用于在自由射流试验中测量发动机轴向推カ、升カ及俯仰カ矩。推力架由定架、动架、
弹性连杆、锁紧机构、推力校验系统组成。通过5个测量传感器组成的?量系统获得测量矩
阵,通过三分量推力校验得出推力、升カ、俯仰カ矩与测量矩阵之间的关系。动架锁紧机构
采用液压插拨销结构,实现动架的锁紧和解锁,在承受冲击过程中保护推カ架。自由射流试
验验证了推力台架的测力性能,推力架真实反映了发动机在自由射流流场中各阶段的受力状
况,各分量测量精度满足要求,为超燃冲压发动型号研制提供了重要的试验测量参数。
关键词:超燃冲压发动机;推力测量;推力架;自由射流试验
中图分类号:V434:3-34文献标识码:A文章编号:1672-9374(2015)05-01(06-05
Development of thrust measurement platform
for full-scale scramjet
ZHU Shuyang
(xi'an Aerospace Propulsion Testing Technique Institute, Xi'an 710100, China)
Abstract: The development of three-component thrust platform used for the thrust measurement
of scramjet is described in this paper. The thrust platform is used to measure axial thrust, lif force and
pitching moment in the free jet test. The thrust platform mainly consists of the fixed Frame, moving
frame, elastic linkage, locking mechanism and thrust force calibration system. The thrust platform
btains measurement matrix through five groups of measuring sensors. The relationship among axial
thrust, lift force, pitching moment and measurement matrix is obtained through the three-component
thrust calibration. Locking or unlocking of the moving frame is realized by the locking mechanism
with hydraulic plug pin structure, which protects the thrust platform while the impact occurs. The
thrust measuring performance of the platform was verified by the free jet test. The platform can record
the force loaded on th
mjet I
ic free et field, and get the th
n. The thrust
platform can meet the accuracy requirement of each component measurement and provide important
parametets for the development of the
Keywords: scramjet; thrust measurement; thrust platform; free Jet test
收稿日期:2014-12-18;修回目期:2015-04-08
作者简介;朱舒扬(1986-),男,硕士,工程师,研究夠域为冲压发动机试验技术
万方数据
第41卷第5期
朱舒扬:全尺寸超燃冲压发动机推力量台架研制
表1发动机计算载荷与推力架设讨载荷
0引言
超燃冲压发动机采用高度·体化的结构。日
design Joad of thrust platform
前国内外普遍采用地面自由射流试验的方法获得
项目
升力八N
推力kN
发动机的总体性能?到,其中推力参数是表征冲压发动机计算载荷
0
发动机性能的重要参数之一。因此神压发动机推
排力架设计载荷
±400
力测量技术显得至关重要,推力测量台架是推力
测量的关键设备、其设计成功与否直接影响推力
测量的准确性。
1.2主要技术难点
日本在1993年建造了超燃冲压发动机自由
发动机T作过程中产生轴向分量、法向分量
射流试验设备、该试验系统中配置推力台架测俯仰力矩以及不对称造成的側向力。各分量测量
量发动机推力、升力和俯仰力矩,推力架可承お系统之间存在相互干找。为了准确测量所关心的
发动机的最大质量为400kg。推力方向的测力范
分量,必须实现力的分解,有效地减小其他分量
围为9kN,升力方向为22kN。我国超燃冲压
力和力矩对测量分量的干扰,将所关心的测量分
量传递到相应方向的力传感器。由于空间位置限
发动机主要的一些研究单位实现了煤油自燃点火,
制,推力台架测力传感器距发动机推力轴线较远
有的已实现超燃点火,初步获得了净推力
垂直距离为2.8m。发动机到测量传感器传力距离
随着超燃冲压发动机硏究的深人开展,要求
较长,传力损失增大。发动机轴向推力产生较大
开展整机白由射流试验并对发动机推力进行测
的附加術仰力矩,对测力的干扰増加。必须提高
量。为了适应超燃冲斥发动机研制需要,设计了
推力架刚度并且减小附加弯矩对测量的影响。
分量推力测量台架获取发动机推力参数
发动机一次试验过程中受力状況复杂,先后
1整体设计方案
经历加热器启动冲击、发动机冷态阻力、发动机
热态受力、加热器停车冲击等不同的受力状況。
冲压发动机受カ复会,作用在发动机上的力载荷变化大,尤其在加热器启动、关机时,通常
不仪有外部高超声速气流作用下的气动力,还有是测量状态的数倍。即使足测量状态下冷念工
发动机本身燃烧产生的推力;不仅产生轴向推、况阻力和发动机点火后热态的受力相差也较大
カ,还会产生?力和俯仰力矩,各分量在测量时要求推力架在测量状态冷、热T况均有较高的准
生相互干扰,推力测量难度大。为简化设度,并且在冲击载荷下有较好的强度。由于试验
计,先期发动机试验状态不考感攻角和側滑角,台有效试验时问短,要有效测量发动机各阶段的
横向力可以忽略不作为测量对象。体现发动机动受力就要求推力架其备良好的动态响应特性
力性能最重要的参数是轴向推力,法向升力只作1.3推力架结构方案设计
为参考。因此、推力台架设计为一.分量形式,分