[发明专利]一种泵压式液体火箭发动机结构复合振动成分试验系统

说明书

一种泵压式液体火箭发动机结构复合振动成分试验系统，涉及结构复合振动成分试验方法领域；包括3个激振器、激励支撑装置、计算机、3个控制仪与信号发生器、响应采集系统、3个功率放大器、3个激励杆、3个力传感器和加速度传感器；本发明利用多组激振器的激励使发动机结构被激起一种单一振动激励源难以实现的振动响应，振动响应频谱成分中同时具有发动机燃烧室、涡轮泵、燃气发生装置等多个激励源的频谱特征，而且对每种振动激励载荷谱的放大或衰减规律在其中也能得到反映，通过对结构振动响应频谱合成成分与激励源的关系分析，获得发动机结构振动响应对不同激励源的敏感程度；成本小、技术难度适中且适用于泵压式液体火箭发动机结构。

技术领域

本发明涉及一种结构复合振动成分试验方法领域，特别是一种泵压式液体火箭发动机结构复合振动成分试验系统。

背景技术

对泵压式液体火箭发动机而言，在全寿命周期受到的载荷表现为外部载荷和自身载荷两种：前者为上面级发动机受基础级发动机工作时传来的振动载荷，后者为自身的燃烧室、涡轮泵及燃气发生装置等主要激励源产生的振动激励。近年来，随着发射密度越来越高，在飞行及地面热试过程中，管路断裂、支板断裂、边界约束装置断裂等现象呈逐年增多的趋势，并因此导致了多次发射失败和地面试验故障。2007年以来与发动机结构振动问题直接相关的发射故障多达10次以上，地面热试车过程中多次出现因振动引起的结构断裂故障，故障部位主要表现在燃烧室、涡轮泵、燃气发生装置等振源组件之间氧化剂和燃料的管路系统，以及组件间的连接件、支撑构件。

由于发动机工作时多种振动激励源同时对结构进行激励，发动机不同结构在其振动响应频域内对每种振动激励载荷谱的放大或衰减规律差异很大，加之发动机结构复杂，导致各组件之间载荷叠加的多样化和复杂性，要理清发动机结构振动响应的主要成分与激励源之间的关系，在试验技术上存在一定的难度，主要表现在以下几方面：振动激励源较多；振源与发动机各组件之间连接关系复杂；地面空载及热试搭载试验成本高，实现多源、多方向、多点激励的试验技术难度大等。在故障定位时，为掌握泵压式液体火箭发动机结构的振动响应规律，获得发动机结构不同频段内的响应成分与振源之间的关系，分析发动机结构故障因素，首先需要对发动机结构复合振动成分试验方法进行研究。

目前还没有一种适用于泵压式液体火箭发动机结构特点、成本低廉、技术难度不大的试验系统和方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种泵压式液体火箭发动机结构复合振动成分试验系统，提供一种成本小、技术难度适中且适用于泵压式液体火箭发动机结构与工作特点的试验方法，为发动机结构振动动特性与失效分析提供技术手段和途径

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种泵压式液体火箭发动机结构复合振动成分试验系统，包括安装台面、发动机、第一激振器、第二激振器、第三激振器、激励支撑装置、计算机、第一控制仪与信号发生器、第二控制仪与信号发生器、第三控制仪与信号发生器、响应采集系统、第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第一激励杆、第二激励杆、第三激励杆、第一力传感器、第二力传感器、第三力传感器和加速度传感器；其中，安装台面为水平放置的圆台结构；发动机固定安装在安装台面上表面的中心位置；激励支撑装置固定安装在安装台面的上表面；