[发明专利]一种运载火箭发射燃气流场监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及火箭发射领域，尤其涉及一种运载火箭发射燃气流场监测领域。

背景技术

火箭发射燃气流对发射系统、火箭的烧蚀影响一直是火箭发射技术研发、发射系统专项设备研制、火箭专项热防护与燃气流场控制等领域关注的问题，这些领域均已投票入巨资进行专项热防护技术、产品原理及验证研究，相关研究中很重要的一项工作是检测并评估火箭发射燃气流场参数，为此提出了很多简易或系统检测方法以适应不同技术形式的火箭发射燃气流烧蚀传播环境。

目前，火箭发射燃气流场监测主要依托运载火箭发射系统结构条件在发射系统结构上搭载布置有限测点测试特殊位置燃气流场参数，这种测试受发射系统结构条件（如发射台结构条件）干扰限制，测试的燃参数往往难以反映火箭发射燃气流燃气流场特性，一些条件下受发射系统结构条件限制导致无法获取实际燃气流场参数，同时由于测点有限，高温高速燃气流极易造成测试传感器损坏，从而小子样测试数据难以反映真实发射燃气流分布规律，从而不能系统、精细地评估箭体及发射系统对燃气流燃气流场的影响。

另外，目前燃气流场监测领域主要针对单喷管火箭发射燃气流烧蚀与燃气流场检测、评估，运载火箭特别是捆绑式运载火箭发射燃气流烧蚀与燃气流场检测领域则涉及较少，主要有三个方面的原因：一是运载火箭多喷管燃气流相互干扰效应明显，造成燃气流场参数特别是燃气流烧蚀特性参数与燃气流场参数测试、分析特别困难；二是运载火箭往往采用不同种类的发动机以适应特殊发射技术能力要求，这在特别是捆绑式运载火箭的芯级发动机、助推级火箭发动机应用方面更加突出，造成燃气流烧蚀特性与燃气流场特性测试、分析难，例如燃气流烧蚀机理研究需要确定烧蚀强度与来流雷诺数关系，在发动机燃气流相互干扰并且燃气流来流成份非单一条件下，显然增加了测试与分析困难；三是运载火箭发射平台扰动效应突出，燃气流的烧蚀与燃气流场影响必须充分考虑发射平台的结构扰动效应。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种适合运载火箭特别是捆绑式运载火箭发射燃气流场监测系统。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种运载火箭发射燃气流场监测系统，其特征在于，所述监测系统包括第一测试主阵列组和第二测试主阵列组；其中，

所述第一测试主阵列组包括：导流孔内燃气流场测试阵列、台面燃气流场测试阵列、井字梁上燃气流场测试阵列；所述导流孔内燃气流场测试阵列由设置在每个导流孔的内表面的燃气流场测试阵列组构成；所述台面燃气流场测试阵列为设置导流孔外围、发射平台台面上的燃气流场测试阵列组构成；所述井字梁上燃气流场测试阵列为设置在发射平台井字梁上表面的燃气流场测试阵列构成；

所述第二测试主阵列组包括：导流槽入口附近燃气流场参数测试阵列、导流槽排导面燃气流场参数测试阵列、导流槽顶部燃气流场参数测试阵列、导流槽侧面燃气流场参数测试阵列；所述导流槽入口附近燃气流场参数测试阵列设置在导流槽入口截面；所述导流槽排导面燃气流场参数测试阵列基于排导面表面法向布置；所述导流槽顶部燃气流场参数测试阵列基于导流槽槽顶及导流入口内表法向布置；所述导流槽侧面燃气流场参数测试阵列对称设置在导流槽两侧面。

根据上述的监测系统，其特征在于，所述第一测试主阵列组还包括：塔上燃气流场测试阵列，其均匀设置在发射平台上脐带塔内表面。

根据上述的监测系统，其特征在于，所述导流孔内置流场参数测试阵列分为上下两层布置。

根据上述的监测系统，其特征在于，所述导流孔内燃气流场测试阵列形成“口”形或“O”形。

根据上述的监测系统，其特征在于，所述导流槽入口附近燃气流场参数测试阵列形成“口”形或“O”形。

根据上述的监测系统，其特征在于，所述第一测试主阵列组和第二测试主阵列组所使用的传感器为压力传感器、温度传感器、热流传感器、流速传感器、烧蚀传感器独立或其组合。

本发明的有益效果：

(1)     基于本发明，可以测试评估运载火箭发射燃气流在发射平台台面、井字梁、导流孔、脐带塔的分布、变化规律，基于燃气流在发射平台台面、井字梁、导流孔、脐带塔分布、变化规律可以进一步系统分析、评估发射平台燃气流烧蚀特性，提出发射平台综合热防护方案。

(2)     基于本发明，可以测试评估运载火箭发射燃气流在导流槽内的分布、变化规律，基于燃气流在导流槽内的分布、变化规律可以进一步分析、评估燃气流烧蚀特性，提出发射场导流槽综合热防护方案。