固體沖壓發動機自由射流三工況試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及固體沖壓發動機地面試驗中自由射流試驗技術領域，具體為一種固體沖壓發動機自由射流三工況試驗方法。
【背景技術】
[0002]固體沖壓發動機通過貧氧固體推進劑在燃氣發生器內燃燒產生富燃料燃氣進入沖壓燃燒室后，與進氣道進入的來流空氣進行摻混燃燒，燃氣通過噴管膨脹加速后排出，從而產生推力。因固體沖壓發動機具有結構簡單、工作可靠、比沖高、工作時間長、推力可調等優點，成為中遠程空空導彈動力裝置的首選。
[0003]固體沖壓發動機地面試驗中通常采用直連試驗和自由射流試驗。直連試驗需要的加熱空氣流量小，但不能模擬發動機真實飛行狀態下的進氣道性能，通常應用于發動機燃氣發生器性能試驗、燃燒性能試驗等。自由射流試驗是采用加熱器加熱空氣，射流噴管產生高溫、高速的試驗工況，發動機置于射流噴管的等馬赫數菱形區內，擴壓器和環形引射器引射試驗空氣和發動機的高溫燃氣，維持試驗艙低壓狀態模擬發動機飛行時的負壓環境。
[0004]固體沖壓發動機的工作過程主要由助推、轉級、續航三個工況組成，其中轉級工況是發動機研制的關鍵環節，研制難度極大。轉級工況是在高空、高速、低靜壓狀態下固體沖壓發動機從助推狀態轉為沖壓續航狀態的整個過程，這一過程很難在直連式試驗臺上完全模擬。所以，理論上只能選擇固體沖壓發動機自由射流試驗系統作為固體沖壓發動機三工況試驗平臺。
[0005]固體沖壓發動機自由射流試驗系統如圖1所示，主要由加熱器、混合器、射流噴管、試驗艙、試驗架、擴壓器、燃氣發生器、環形引射器等組成。加熱器采用空氣、氧氣、酒精三組元燃燒方案，然后在混合器中摻混大流量空氣得到自由射流所需試驗工質，在射流噴管出口形成試驗所需等馬赫數菱形區，模擬發動機飛行時的馬赫數、總溫、總壓。擴壓器與環形引射器引射試驗工質和發動機燃氣，在試驗艙形成高空低壓環境模擬發動機飛行高度的靜壓。試驗時，模擬彈頭部和進氣道安裝于等馬赫數菱形區內，能夠模擬彈頭對來流的預壓縮和進氣道捕獲空氣的能力，使地面試驗更接近于真實飛行狀態，減小天地差異。自由射流試驗系統測控方案采用PXI+PLC，具有多路急停邏輯判斷功能，能夠在系統異常狀態下緊急關閉試驗系統。
[0006]理論上在自由射流試驗系統上能夠完成固體沖壓發動機自由射流三工況試驗，但固體沖壓發動機自由射流三工況試驗對該試驗系統屬于拓展試驗能力，由于該試驗系統造價高昂，拓展試驗能力將存在很大的風險，目前還沒有成功的先例。
[0007]在自由射流試驗系統上完成固體沖壓發動機自由射流三工況試驗存在的主要技術問題有:
[0008](I)自由射流試驗系統設計時擴壓器和環形引射器引射能力是針對固體沖壓發動機續航級工作狀態設計的，助推級工作時將噴出大流量高溫、高速燃氣，流量比續航級高出一個量級。當試驗時序設計不匹配時，瞬時大流量高溫高速燃氣可能使擴壓器已經建立的激波系發生很大變化，導致擁塞，使試驗艙艙壓快速升高。
[0009](2)自由射流試驗系統試驗窗口短，固體沖壓發動機工作時間較長。
[0010](3)自由射流試驗系統的安全問題。可能影響自由射流試驗系統安全問題的因素主要有:發動機在助推級工作時推力很大，如果推力測量系統不能提供較高的安全系數，發動機失去約束將竄入射流噴管中，毀壞自由射流試驗系統；發動機助推級點火時噴管堵蓋噴出可能擊傷擴壓器或環形引射器；自由射流試驗系統關閉時，發動機噴管還有火苗噴出，可能燒毀擴壓器。
【發明內容】
[0011]要解決的技術問題
[0012]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。為此，本發明的一個目的在于提出一種固體沖壓發動機自由射流三工況試驗方法，通過設計試驗時序以及控制三工況工作時間，在自由射流試驗系統上完成固體沖壓發動機自由射流三工況試驗。
[0013]技術方案
[0014]在本發明的一個方面，本發明提出一種固體沖壓發動機自由射流三工況試驗方法，其特征在于:采用以下試驗時序進行固體沖壓發動機自由射流三工況試驗:
[0015]1、固體沖壓發動機自由射流試驗系統啟動；
[0016]2、自由射流試驗系統試驗艙內壓力降低至試驗工況靜壓時，自由射流試驗系統向時序控制系統發送觸發信號，時序控制系統判斷后向彈載控制器發送牽動信號，彈載控制器發出固體沖壓發動機助推器點火指令；
[0017]3、固體沖壓發動機助推器工作結束后，延遲2s到達轉級點；
[0018]4、彈載控制器發出轉級指令，固體沖壓發動機進氣道入口堵蓋打開；
[0019]5、固體沖壓發動機進氣道出口堵蓋打開；
[0020]6、固體沖壓發動機燃氣發生器點火；
[0021]7、固體沖壓發動機工作結束；
[0022]8、自由射流試驗系統關閉；
[0023]9、吹除明火；
[0024]其中通過調整固體沖壓發動機助推器推進劑裝藥量，使固體沖壓發動機助推器工作時間縮短為2s ;通過調整固體沖壓發動機燃氣發生器裝藥量，使固體沖壓發動機續航級工作時間縮短為10s。
[0025]根據本發明的實施例，該固體沖壓發動機自由射流三工況試驗方法，通過設計合理的固體沖壓發動機自由射流三工況試驗的試驗時序，使得現有的自由射流試驗系統能夠滿足固體沖壓發動機自由射流三工況試驗的要求；同時通過調整固體沖壓發動機助推器以及燃氣發生器的裝藥量，克服了試驗窗口較短，發動機工作時間長的問題。
【附圖說明】
[0026]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0027]圖1:自由射流試驗系統不意圖；
[0028]其中:1、加熱器，2、混合器，3、射流噴管，4、等馬赫數菱形區，5、固體沖壓發動機，6、試驗架，7、試驗艙，8、擴壓器與環形引射器。
[0029]圖2:自由射流三工況試驗時序。
【具體實施方式】
[0030]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0031]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“