[发明专利]一种火箭发动机结构试车力学环境复现方法

说明书

本发明提供了一种火箭发动机结构试车力学环境复现方法：(1)、在火箭发动机结构上布置N个试车加速度测点；(2)、在火箭发动机的推力室振源、涡轮泵振源、发生器振源结构与火箭发动机承力结构连接位置设置m个激励点，测量得到各激励点与试车加速度测点之间的力‑加速度的载荷传递关系，各激励点与力学复现位置之间的力‑加速度的载荷传递关系；(3)、计算各激励点在发动机试车时的激励等效载荷；(4)、通过各激励点在发动机试车时的激励等效载荷与各激励点与K个力学复现位置之间的力‑加速度的载荷传递关系，计算得到K个力学环境复现位置的力学环境特征。本发明是一种可靠地、经济成本小且不需要进行二次试车的力学环境复现方法。

技术领域

一种火箭发动机结构试车力学环境复现方法，涉及火箭发动机力学环境复现方法领域。

背景技术

火箭发动机试车时，发动机结构承受的力学环境非常恶劣，通过监测特定点的振动加速度来掌握试车的力学环境。当试车出现发动机结构失效时，如果失效部位没有设置测量点，它的力学环境是未知的，而失效部位的力学环境特征对于失效问题分析是必不可少的，传统的解决方法是根据经验推测一种力学环境，这种方法带来的问题就是力学环境特征与失效部位的特征不一致，致使分析结果严重偏离实际情况。当某个测量点因为测量异常需要复现真实力学环境，或者因为某些原因需要掌握未测量位置的力学环境时，如果不进行再次试车，很难获得这些结果，但是火箭发动机试车成本高昂，二次试车带来的经济损失巨大。目前还没有一种适用于火箭发动机工作特点、成本低廉的方法能够有效地复现发动机结构的力学环境。

因此，一种可靠地、经济成本小且适用于火箭发动机结构试车力学环境复现方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的技术解决问题是：本发明提供了一种可靠地、经济成本小且不需要进行二次试车的力学环境复现方法，能够复现测量异常位置、未测量的结构位置、结构失效位置等发动机试车时的力学环境。

本发明的技术解决方案是：一种火箭发动机结构试车力学环境复现方法，该方法包括如下步骤：

(1)、在火箭发动机结构上布置N个试车加速度测点，N≥6，所述试车加速度测点至少分布于推力室振源、涡轮泵振源、发生器振源结构上；

(2)、在火箭发动机的推力室振源、涡轮泵振源、发生器振源结构与火箭发动机承力结构连接位置设置m个激励点，施加力载荷激励，并分别测量每一个力载荷激励下，N个试车加速度测点和K个力学环境复现位置的加速度响应，计算得到各激励点与试车加速度测点之间的力-加速度的载荷传递关系，各激励点与力学环境复现位置之间的力-加速度的载荷传递关系，m≥3,K≥1；

(3)、进行火箭发动机结构试车试验，测量N个试车加速度测点的加速度响应，根据N个试车加速度测点的加速度响应和步骤(2)所得到各激励点与试车加速度测点之间的力-加速度的载荷传递关系，计算各激励点在发动机试车时的激励等效载荷；

(4)、通过各激励点在发动机试车时的激励等效载荷与步骤(2)所得到的各激励点与K个力学环境复现位置之间的力-加速度的载荷传递关系，计算得到K个力学环境复现位置的力学环境特征。

所述力-加速度的载荷传递关系为单位脉冲响应函数，相应地，所述力学环境特征为加速度在时域的幅值-时间特征。

所述各激励点在发动机试车时的激励等效载荷{F(t)}_m×1为：

式中，[h(t)]_N×m为m个激励点与试车加速度测点之间的力-加速度的单位脉冲响应；{X(t)}_N×1为N个试车加速度测点的加速度时域响应。

K个力学环境复现位置的加速度在时域的幅值-时间特征为：