[发明专利]一种固体火箭发动机虚拟试验基础系统及试验方法

权利要求书

1.一种固体火箭发动机虚拟试验基础系统，其特征在于：包括支撑工具层， 模型层，接口层，运行支撑环境层；

支撑工具层是建立固体火箭发动机虚拟试验基础系统运行平台的基础，支 撑工具层的核心是数据库；数据库通过数据接口结构化存储虚拟试验系统的试 验信息、试验过程数据和输入/输出数据，对试验信息、试验过程数据和输入/ 输出数据进行管理；通过数据库对固体火箭发动机虚拟试验模型、试车台模型、 传感器模型进行调度、管理；

模型层包括固体火箭发动机虚拟试验模型、试车台模型和传感器模型，根 据真实固体火箭发动机设计参数、试车台结构、试验台装置参数、试验环境温 度和包括传感器、测试线缆、测试系统在内的测试环节信息，确定固体火箭发 动机虚拟试验模型、试车台模型和传感器模型。将固体火箭发动机设计参数输 入到固体火箭发动机虚拟试验模型中，确定与真实固体火箭发动机形成映射关 系的固体火箭发动机虚拟试验模型；根据试车台结构、试验台装置参数、试验 环境温度，确定虚拟试验试车台模型，利用均匀试验设计方法定量分析试车台 模型的工装同轴度、工装连接弹阻力、工装预紧力的影响因素权重，通过模型 接口将试车台模型工装同轴度、工装连接弹阻力、工装预紧力的影响因素权重 施加到固体火箭发动机虚拟试验模型上；根据真实试验所用的包括传感器、测 试线缆、测试系统在内的测试环节信息，确定与测试环节对应的传感器模型， 利用均匀试验设计方法定量分析传感器模型校准精度影响因素权重，通过模型 接口将传感器模型的校准精度影响因素权重施加到固体火箭发动机虚拟试验模 型上；

接口层包括模型接口和数据接口，模型接口是将试车台模型和传感器模型 的影响因素权重施加到固体火箭发动机虚拟试验模型上，完成模型连接；通过 数据接口实现模型层和支撑工具层间的通信、虚拟试验模型和虚拟试验运行支 撑环境层间的数据交互；

运行支撑环境层是固体火箭发动机虚拟试验基础系统的运行平台，将真实 固体火箭发动机设计参数、试车台结构、试验台装置参数、试验环境温度和包 括传感器、测试线缆、测试系统在内的测试环节信息作为固体火箭发动机虚拟 试验基础系统输入，确定与真实固体火箭发动机试验形成映射关系的固体火箭 发动机虚拟试验模型、试车台模型、传感器模型和可视化模型；利用基础系统 中的控制模块对模型层的模型仿真过程进行控制，模拟得到固体火箭发动机虚 拟试验内弹道数据；通过固体火箭发动机虚拟试验基础系统中的可视化模块对 虚拟试验过程进行演示。

2.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机虚拟试验基础系统，其特征 在于：所述的固体火箭发动机虚拟试验模型是针对真实固体火箭发动机的内弹 道参数(即压强和推力)数据进行模拟。固体火箭发动机稳定工作段的压强虚 拟试验模型是其中ρ_P是推进剂密度、C^*是特征速度， 利用最小二乘法对标准固体火箭发动机历史试验数据进行分析得到燃速系数a 和压强指数n，系数是根据真实固体火箭发动机的历 史试验压强数据P_1(e)和历史设计参数ρ_P1、C₁^*、n₁、a₁求出。由于推力参数测试受 到试车台和传感器的影响较大，导致推力参数测试的不确定度高于压强参数测 试的不确定度，利用压强数据来推导推力数据具有较高的置信度，得到发动机 稳定工作段的推力虚拟试验模型为F_(e)＝C_(e)P_(e)-A_eP_a，其中A_e是喷管出口截面积、 P_a是发动机工作环境压强、P_(e)是根据压强虚拟试验模型得到，系数 是根据真实固体火箭发动机的历史试验推力数据F_1(e)、历史试 验压强数据P_1(e)和历史设计参数A_e1、P_a1求出。