CN111746823A - 用于验证巡航飞行器组合体弹射分离的试验方法 - Google Patents

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付新卫
刘群
石泳
张志贤
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Abstract

本发明涉及一种用于验证巡航飞行器组合体弹射分离的试验方法，包括：S1、采用飞行器质量特性模拟工装来模拟实际飞行器；S2、调整飞行器质量特性模拟工装的质心相对弹射点的位置与实际飞行器一致；S3、安装弹射器至飞行器质量特性模拟工装连接接口位置，施加与实际飞行器安装相同的预紧力；S4、安装推力传感器至弹射器另外一端，然后将飞行器质量特性模拟工装放置于四个滑轮之上，将推力传感器安装至发火试验台等步骤。本发明的方法，专门设计的飞行器质量特性模拟工装形式简洁，可调节范围大，能够满足多个工况需要；采用的仪器设备为试验室常用的测量工具；该试验方法很容易实施，因此具有较强的推广应用价值。

Description

用于验证巡航飞行器组合体弹射分离的试验方法
技术领域
本发明属于航空技术领域，尤其涉及一种用于验证巡航飞行器组合体弹射分离的试验方法。
背景技术
弹射器是用于实现飞行器与火箭紧固连接，并在分离时为巡航飞行组合体器提供分离速度的设备。弹射器起爆时刻，飞行器分离速度和姿态变化直接关系到航天发射任务成败。弹射器是依靠火药***产生的冲击力实现解锁分离，数据离散性大，需要对***产生的冲击进行评估，才能最终确定飞行器设计方案。弹射器解锁分离很难用仿真分析模拟，因此必须通过专门试验进行验证。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种用于验证巡航飞行器组合体弹射分离的试验方法。
为实现上述目的，本发明提供一种用于验证巡航飞行器组合体弹射分离的试验方法，包括：
S1、采用飞行器质量特性模拟工装来模拟实际飞行器；
S2、调整飞行器质量特性模拟工装的质心相对弹射点的位置与实际飞行器一致；
S3、安装弹射器至飞行器质量特性模拟工装连接接口位置，施加与实际飞行器安装相同的预紧力；
S4、安装推力传感器至弹射器另外一端，然后将飞行器质量特性模拟工装放置于四个滑轮之上，将推力传感器安装至发火试验台；
S5、接通推力传感器电源，利用电流表测量推力传感器左右两侧电流，避免左右两个弹射器互相较劲，通过调节传感器与发火试验台固定预紧力，校正左右两侧推力传感器初始至零位；
S6、安装冲击测量传感器至飞行器质量特性模拟工装，并连接数据采集设备；
S7、架设高速摄像机至合适位置，打开摄像机，设置高速摄像标记在飞行器质量特性模拟工装上；
S8、在飞行器质量特性模拟工装落点附件铺设防撞垫；
S9、连接弹射器至点火电源，打开数据采集设备，起动点火试验；
S10、采集分离试验数据，并进行数据处理和图像处理；
S11、更换不同药量的弹射器，重复上述步骤；
S12、分离试验完毕，撰写分离试验总结报告。
本发明提出的分离试验方法，专门设计的飞行器质量特性模拟工装形式简洁，可调节范围大，能够满足多个工况需要；采用的仪器设备为试验室常用的测量工具；该试验方法很容易实施，因此具有较强的推广应用价值。
附图说明
图1专用可调节飞行器质量特性模拟工装；
图2弹射器分离试验装置组成图；
图3弹射器分离试验***平台图；
附图标号所代表的含义如下：
1、飞行器质量特性模拟工装。2、弹射器。3、推力传感器。4、发火试验台。5、数据采集仪。6、冲击测量传感器。7、高速摄像标记。8、滑轮。9、防撞垫。10、固定框架。11、弹射器安装结构。12、模型坐标系。13、工装X方向调节孔。14、工装配重块。15、工装Z方向调节孔。16、工装Y方向调节孔。17、配重连接螺栓。18、连接支座。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
结合图1-图3所示，本发明用于验证巡航飞行器组合体弹射分离的试验方法，依据弹射器分离试验测试目的，搭建了弹射器分离试验及测试平台，该平台覆盖三种主要功能：功能一、巡航飞行器质量特性精确模拟功能；功能二、能够测量弹射器起爆时刻飞行器分离速度及姿态变化；功能三、能够准确测量弹射器推力历程及冲击响应。为实现上述目的，具体试验实施过程需要一些辅助工装及测试设备，包括：可调节飞行器质量特性模拟工装、滑轨、弹射器、点火电源、发火试验台、推力传感器、冲击传感器、数据采集仪、高速摄像机、防撞垫。
为了最大限度降低摩擦力对分离速度的影响，本分离试验方案采用滑轨作为飞行质量模拟工装的载体，两个弹射器通过传感器固定在发火试验台上，飞行器质量模拟工装固定在轨道车上，弹射器与飞行质量模拟工装相连。
鉴于弹射器分离试验对飞行器质量模拟工装的质量特性有着严格要求，本发明专利开发了一款能够满足X、Y、Z三个方向质心可调的飞行器质量特性模拟工装。为了实现上述目的，本发明专利在飞行器质量特性模拟工装X、Y、Z三个方向的配重调节接口，通过螺栓连接实现配重大小和质心位置的调节。
为了满足连接和测试需要，该飞行器质量特性模拟工装设计了弹射器连接接口、冲击响应测试接口，保证飞行器质量特性模拟工装安装接口与实际飞行器一致。
为了解决双弹射器相互较劲问题，本发明提供了一种通过测试推力传感器电流大小来调节左右弹射器预紧力的方法，能够克服左右弹射器预紧力不一致的问题。
弹射器起爆时刻，飞行器分离速度和姿态变化直接关系到航天发射任务成败。弹射器是依靠火药***冲击实现解锁分离，数据离散性大，需要对***产生的冲击进行评估，才能最终确定飞行器设计方案。弹射器解锁分离很难用仿真分析模拟，必须通过专门试验进行验证。本发明专利提出的分离试验方案科学合理，专门了设计的飞行器质量特性模拟工装，试验平台搭建容易，以试验室常用测量设备为手段，测量精确，具有极大的推广应用价值。
本发明专利目的是采用弹射器地面分离试验来模拟飞行器组合体巡航时分离，通过飞行器质量特性模拟工装1来模拟实际飞行器，为了最大限度降低摩擦力对分离速度的影响采用滑轮8作为飞行器质量特性模拟工装运动的载体，两个弹射器2通过推力传感器3固定在发火试验台4上，飞行器质量特性模拟工装1放置于四个滑轮8之上，弹射器与飞行器质量特性模拟工装相连，具体如图2所示。弹射器的安装形式尽量模拟实际弹射状态。为保持与地面分离试验的通用性，飞行器质量特性模拟工装的重心和质量尽量模拟实际飞行器的状态，安装接口与实际飞行器一致。
分离试验测量方法：采用两个推力传感器记录两个弹射器的推力历程，通过高速摄像记录飞行器质量特性模拟工装的运动速度，在弹射器发火工装
Figure BDA0002571668610000041
的圆上设置2个冲击测量点，测试分离冲击。
具体来说，本发明的方法包括：S1、采用飞行器质量特性模拟工装来模拟实际飞行器；S2、调整飞行器质量特性模拟工装的质心相对弹射点的位置与实际飞行器一致；S3、安装弹射器至飞行器质量特性模拟工装连接接口位置，施加与实际飞行器安装相同的预紧力；S4、安装推力传感器至弹射器另外一端，然后将飞行器质量特性模拟工装放置于四个滑轮之上，将推力传感器安装至发火试验台；S5、接通推力传感器电源，利用电流表测量推力传感器左右两侧电流，避免左右两个弹射器互相较劲，通过调节传感器与发火试验台固定预紧力，校正左右两侧推力传感器初始至零位；S6、安装冲击测量传感器至飞行器质量特性模拟工装，并连接数据采集设备；S7、架设高速摄像机至合适位置，打开摄像机，设置高速摄像标记在飞行器质量特性模拟工装上；S8、在飞行器质量特性模拟工装落点附件铺设防撞垫；S9、连接弹射器至点火电源，打开数据采集设备，起动点火试验；S10、采集分离试验数据，并进行数据处理和图像处理；S11、更换不同药量的弹射器，重复上述步骤；S12、分离试验完毕，撰写分离试验总结报告。
飞行器质量特性模拟工装采用钢板焊接的框架结构，分为固定框架结构11和配重15。本专利发明首先创建飞行器质量特性模拟工装三维数模，赋予工装材料密度，计算出工装初始质心位置，然后通过在X、Y和Z方向适当增加配重块来对质心进行精确调整。具体地来讲，通过调整配重15沿X方向位置，能够调整整个飞行器质量特性模拟工装质心在X方向位置；通过工装Y方向调节孔16增加配重，适当调节工装Y方向质心位置；通过工装Z方向调节孔15增加配重，适当调节工装Z方向质心位置，最终使工装的质心相对弹射点的位置与实际飞行器一致。
精确获得不同装药量的推力是弹射器分离试验主要目的之一。本发明专利采用两个推力传感器记录两个弹射器的推力历程，两个推力传感器一端与弹射器直接相连，一端固定在发火试验台上。弹射器分离试验启动前，通过调节预紧力使左右两个弹射器推力初始值处于零位，并记录分离过程弹射器推力历程。
弹射器分离时刻，飞行器分离速度和姿态会直接影响分离方案的闭合。本发明专利通过高速摄像记录飞行器质量特性模拟工装的运动速度，通过对X、Y和Z三个方向的高速摄像的图片进行处理，获得飞行器分离时刻的姿态变化和分离速度。
弹射器是依靠火药***产生的冲击力实现解锁分离，离散性比较大，而且***产生的冲击需要进行评估，才能最终整体方案的闭合。本发明专利是通过在飞行器质量特性模拟工装距离弹射器中心轴线
Figure BDA0002571668610000051
的圆上设置2个冲击测量点，通过数据采集仪测试分离时刻时域的冲击曲线，然后通过傅里叶变换，获得频域的冲击响应谱。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于验证巡航飞行器组合体弹射分离的试验方法，包括：
S1、采用飞行器质量特性模拟工装来模拟实际飞行器；
S2、调整飞行器质量特性模拟工装的质心相对弹射点的位置与实际飞行器一致；
S3、安装弹射器至飞行器质量特性模拟工装连接接口位置，施加与实际飞行器安装相同的预紧力；
S4、安装推力传感器至弹射器另外一端，然后将飞行器质量特性模拟工装放置于四个滑轮之上，将推力传感器安装至发火试验台；
S5、接通推力传感器电源，利用电流表测量推力传感器左右两侧电流，避免左右两个弹射器互相较劲，通过调节传感器与发火试验台固定预紧力，校正左右两侧推力传感器初始至零位；
S6、安装冲击测量传感器至飞行器质量特性模拟工装，并连接数据采集设备；
S7、架设高速摄像机至合适位置，打开摄像机，设置高速摄像标记在飞行器质量特性模拟工装上；
S8、在飞行器质量特性模拟工装落点附件铺设防撞垫；
S9、连接弹射器至点火电源，打开数据采集设备，起动点火试验；
S10、采集分离试验数据，并进行数据处理和图像处理；
S11、更换不同药量的弹射器，重复上述步骤；
S12、分离试验完毕，撰写分离试验总结报告。
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