固体火箭发动机推力测试曲线的处理算法优化

固体火箭发动机推力测试曲线的处理算法优化

蔡荣立;张文辉;陈兴旺

【摘要】Processing of test data of solid rocket engine thrust has the disadvantages of greater error and low efficiency using artificial method. While using GJB770-2005 engine static test method, a PCI-bus test system based on interpolating A/D acquisition card is built. An automatic processing algorithm of thrust test curve of the solid rocket motor is presented. Simulation results show that the data processing algorithm of solid rocket engine thrust test is feasible, which solves the problem of low efficiency by manual graphic method. Compared with manual data processing , the thrust testing precision reaches less than 1. 5%,and realizes the thrust test automation of solid rocket motor.%当前固体火箭发动机推力测试中人工处理数据误差大,效率低等缺陷.在采用GJB770-2005发动机静止实验法的基础上,组建基于内插式A/D采集卡的PCI总线测试系统,通过分析固体火箭发动机测试的工作时间、采样速率以及精度要求等,提出了一种固体火箭发动机推力曲线自动处理算法.通过仿真实验表明,设计的固体火箭发动机推力测试系统数据处理算法正确可行,解决了推力数据处理中手工作图法效率低、随机性大等缺点,和手工数据处理方法进行对比,其推力各参数测试精度在1.5％以内,且测试稳定性好,实现了固体火箭发动机出厂检验的自动化测试.

【期刊名称】《西安工业大学学报》

【年(卷),期】2012(032)012

【总页数】6页(P969-974)

【关键词】固体火箭发动机;发动机推力;自动测试;静止实验法

【作者】蔡荣立;张文辉;陈兴旺

【作者单位】西安工业大学光电工程学院,西安710021;西安工业大学光电工程学院,西安710021;泸州北方化学工业有限公司试验场,泸州646003

【正文语种】中文

【中图分类】V435

由于火箭发动机推力在静态推力实验中受推进剂组成、药柱结构尺寸、发动机工作初温、喷管结构尺寸以及绝热性等参数影响［1－2］，这些参数不一致都将影响

固体火箭发动机内弹道性能，最终影响火箭推力历程和质量减少速度；其次发动机工作时间短，需获取的信息量大，关键参数要求精度高，要求测试系统具有高可靠性的同时，必须具有较高的测量精度，以确保实验成功［3］.因此，固体火箭发动机地面推力测试实验是一种不可逆、高成本、高风险的实验，要精确测定这些参数，是一项复杂、繁琐的工作，必须选择恰当的测试办法，并且设计合理的数据处理算法至关重要.

我国目前在火箭发动机地面试验中，某些单位在出厂验收时仍然采用磁带机、光线示波器等模拟测试系统，这类测试系统存在的缺点是要求用手工绘制的方法对测试曲线进行处理，误差大，效率低，难以准确测定发动机推力，且测试效率极低［4－5］.另外，我国在某些固体火箭发动机地面静止试验中还引进了国外一批专用的自动测试系统，例如，美国的太平洋600自动测试系统和NEFF620缓变参数测试系统等，这些专用自动测试的系统都具有良好的数据处理算法，测试精度高，而且有良好的可靠性，但都是针对特定的任务而定制，通用性较差，如果在使用中出现

问题，维护起来十分困难.

因此，本文考虑到固体火箭发动机型号多，不同型号的发动机的数据处理方法不同，相同型号的发动机在不同条件下处理所用的参数也会不同，在传统手工处理方法的基础上，提出了一种具有通用性的固体火箭发动机推力数据处理算法，给出了该算法的仿真结果并对其进行分析.

1 推力测试系统

1.1 系统组成

固体火箭发动机推力测试系统由静止实验标定系统、推力测试系统和火箭发动机试车台组成.其中静止实验标定系统，对固体火箭发动机的推力传感器进行适时标定，用最小二乘法得到推力与电压的转换关系，即得到转换系数，从而为后续的数据处理提供测试基准［6－7］.推力测试系统及火箭发动机试车台组成如图1所示.

图1 推力测试系统组成Fig.1 Composition of the thrust measurement system 图1 中，被检测火箭发动机安装于试车台上，测试之前，由静止实验标定系统完

成传感器的标定，并通过MV＿RR＿CNG＿0216压力传感器检定方法对传感器

误差进行判断［8］.固体火箭发动机点火进入测试后，推力传感器获得被测发动机的推力信号，通过调理设备转换为合适的电信号，由隔离电路传送给数据采集卡，从而实现测试计算机对推力信号的获取.其中，电源箱为测试系统提供电源，隔离

电路保证了整体测试系统的可靠性.

1.2 测试原理

测试计算机获得推力离散数据后，根据离散数据所构成的曲线求得推力信号零时点、起始推力、燃终推力、最大推力、最小推力、装药燃烧时间以及发动机工作时间，从而确定发动机推力性能.在我国某些单位仍采用传统的测试方法，利用光线示波

器测试推力曲线并打印，在曲线上没有明显的特征点时，利用人工作辅助线的方法确定这些测试点［9］.由于这种手工处理的方法标定和试车状态一致性差，加上人