【正文】 ring ? （ 2）工作過程及原理 ? 發(fā)動機點火前， 啟動機械排氣機組 ，對試驗艙及燃氣冷卻室進行預(yù)先抽空，達到一定低氣壓條件后， 啟動環(huán)狀蒸汽引射器以輔助排氣機組使試驗艙迅速達到預(yù)定的低氣壓環(huán)境 。 College of Aerospace and Civil Engineering ? 4 .“擴壓器十環(huán)狀蒸汽引射器 +排氣機組 ”主動引射高模臺 ? “擴壓器 +環(huán)狀蒸汽引射器 +排氣機組”主動引射高空模擬試車臺示意圖如圖 45所示。最經(jīng)濟和實用的辦法是 采用蒸汽蓄熱器供汽 。 ? 蒸汽供給系統(tǒng)是此類高模臺的重要系統(tǒng) 。試驗艙內(nèi)的初始低壓環(huán)境可以通過與試驗艙相連的 機械真空泵或輔助蒸汽引射器的抽吸 達到，發(fā)動機臨近點火前，各供水系統(tǒng) 按要求供水 、 啟動主蒸汽引射器 、 打開隔離閥門 、 發(fā)動機點火 ，燃氣通過噴管進入排氣擴壓器進行第一次增壓 .然后 進入燃氣冷卻室與呈霧狀噴出的冷卻水混合 ，通過水的 汽化吸熱 后燃氣與水蒸氣的 混合氣體溫度降至隔離閥門和引射器構(gòu)件所能承受的溫度 （一般控制在 200~300℃ ）后進入第一級蒸汽噴射器，在引射器的混合段，為蒸汽噴嘴中噴出的高速蒸汽流混合并在主蒸汽流的攜帶下通過蒸汽引射器進行第二次增壓，燃氣與蒸汽混合氣體再依次進入第二級蒸汽引射器再次增壓后排入大氣，保持試驗艙內(nèi)在發(fā)動機試車全過程葉，處于穩(wěn)定的低壓環(huán)境。 College of Aerospace and Civil Engineering ? （ 1）組成 ? 由 試驗艙、燃氣擴壓器、燃氣冷卻室、隔離閥、蒸汽引射器（可以采用多組并聯(lián)、每組多級串聯(lián)方案）、蒸汽供給系統(tǒng)、控制測量系統(tǒng)以及冷卻水供給系統(tǒng) 等組成。下面重點介紹前兩種方案。 College of Aerospace and Civil Engineering ? 主動引射高模試車臺主要有如圖 43所示的幾種組成方案。 College of Aerospace and Civil Engineering ? 主動引射高模試車臺 ? 主動引射高模試車臺是指發(fā)動機進行高模試車時，試驗艙內(nèi)低壓環(huán)境的建立，除了利用 排氣擴壓器的增壓引射作用 外，還在排氣擴壓器的出口 串接外加的排氣抽吸系統(tǒng)（如蒸汽引射器、機械排氣機組等）， 將從擴壓器排出的燃氣、空氣或蒸汽的混合氣休繼續(xù)增壓后排入大氣。不能滿足推力和總沖的不確定度要求。 ? （ 4） 不能精確測定發(fā)動機的推力與總沖 ? 因為在發(fā)動機 點火過渡階段和燃燒結(jié)束的壓力下降階段 。 College of Aerospace and Civil Engineering ? （ 3） 噴管不能擺動 ? 由于被動引射高模臺其擴壓器出口直通大氣，其出門反壓高，為了保護擴壓器能夠正常啟動，擴壓器的入口直徑受到限制 ，難以采用允許噴管進行擺動的大面積比擴壓器。因此，在發(fā)動機點火過渡階段 壓力建立期間 和發(fā)動機燃燒結(jié)束的 壓力下降期間 ， 擴壓器都處于不能正常啟動狀態(tài) ，在這兩個階段都將出現(xiàn)燃氣回流入試驗艙的情況并導(dǎo)致回流沖擊 .大的回流沖擊將可能 導(dǎo)致噴管的損壞 ，尤其對軟質(zhì)的大面積比噴管或易碎的可延伸噴管出口錐將導(dǎo)致嚴重的后果。 College of Aerospace and Civil Engineering College of Aerospace and Civil Engineering ? 性能與局限性 ? （ 1） 模擬高度 ? 此類高模試車臺，在發(fā)動機穩(wěn)態(tài)工作期間，即使擴壓器幾何參數(shù)按最優(yōu)設(shè)計， 其試驗艙模擬的壓力高度為 18～ 23km，也難于保證大面積比噴管（時）在工作期間滿流。為了減少燃氣回流造成的不利影響， 在此時將位于試驗艙后端的補氣閥門打開 ，外部的空氣迅速進入試驗艙，使 艙壓與外部環(huán)境壓力平衡 。（圖 41） College of Aerospace and Civil Engineering ? （ 2）原理 ? 被動引射高模試車臺在進行高模試車時，試驗艙內(nèi)低壓環(huán)境的獲得是依靠發(fā)動機點火工作時， 從噴管中排出的超聲速燃氣通過擴壓器后，流速降低、壓力增高而排入大氣 ，在燃氣排出的同時與來自試驗艙的空氣流混合而被一同攜帶排入大氣，使試驗艙在發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)工作期間內(nèi)，維持一定的低壓狀態(tài) .在擴壓器正常運轉(zhuǎn)期間， 試驗艙壓力大小與發(fā)動機燃燒室壓力及擴壓器幾何尺寸有關(guān) 。在國外 己被主動引射高模試車臺所取代 。 ? 被動引射高模試車臺在早期的發(fā)動機高模試車中被廣泛采用，但由于其存在的固有缺陷。 College of Aerospace and Civil Engineering ? 高模試車臺的主要技術(shù)要求 ? 高模試車臺的 主要技術(shù)要求 如下 : ? 1）試驗艙內(nèi)模擬的壓力高度，以保證噴管面積比時， 噴管能處于滿流工作狀態(tài) ； ? 2）在發(fā)動機全程工作期間（從發(fā)動機點火至燃燒結(jié)束） 試驗艙內(nèi)壓力穩(wěn)定 ，不允許出現(xiàn)大的回流增壓； ? 3）能夠在發(fā)動機噴管全軸擺動的條件下進行高模試車并進行 多分力測量 ； ? 4）具備 旋轉(zhuǎn)試車 條件； ? 5）能夠在 試車前、后 一段時間內(nèi)保持試驗艙內(nèi)處于 穩(wěn)定的低壓狀態(tài) ； ? 6）試驗艙內(nèi) 具有一定范圍的溫度調(diào)控能力 ，使發(fā)動機在試驗艙內(nèi)即能按預(yù)定的環(huán)境溫度就地進行試車前的保溫； ? 7）在試車過程中，發(fā)動機出現(xiàn)故障時，試車臺有一定的 防護措施 ； ? 8）對發(fā)動機排出燃氣具有一定的 凈化能力 ； ? 9）在更換少量非標設(shè)備的條件下即能 適應(yīng)多種型號發(fā)動機的試驗 。要求達到的模擬高度越高，燃氣排出的質(zhì)量流率越大，則高模試車臺的規(guī)模越大。 ? 高模試驗的 主要目的 ? 1）考核發(fā)動機 高空噴管的結(jié)構(gòu)與性能 ? 在高空工作的固體火箭發(fā)動機通常均采用 大面積比噴管 以獲得高的比沖，但大面積比噴管在海平面條件下試驗時，將出現(xiàn)噴管內(nèi)氣流分離導(dǎo)致輕質(zhì)噴管的損傷或破壞和推力測量失真； ? 2）考核與驗證發(fā)動機在高空工作的結(jié)構(gòu)性能與可靠性， 精確測量彈道性能參數(shù) ； ? 3）測量在高空工作條件下，發(fā)動機排氣流對相鄰結(jié)構(gòu)的傳熱影響，從而 確定采取相應(yīng)的防熱措施 ； College of Aerospace and Civil Engineering ? 高模試車臺的 主要技術(shù)問題及參數(shù) ? 火箭發(fā)動機在進行高空模擬試車時，排出大量高溫高速燃氣， 如何將排出的高溫、高速燃氣抽吸排入大氣 、 保持試驗艙內(nèi)處于穩(wěn)定的低壓環(huán)境 是高模試車臺要解決的 首要技術(shù)關(guān)鍵 ，其次是試驗艙及滿足試驗要求的 專用設(shè)備的設(shè)計 。固體火箭發(fā)動機測試與試驗技術(shù) 主講：劉平安 College of Aerospace and Civil Engineering 第四章 高空模擬試車臺及試驗設(shè)備 ? 概述 ? 高空模擬試驗是固體火箭發(fā)動機 在模擬高空低壓環(huán)境下進行的點火試驗 （簡稱 高模試驗 ）。進行高模試驗的地面試驗設(shè)施為高空模擬試車臺（簡稱 高模試車臺 ）。 ? 決定高模試車臺規(guī)模及排氣系統(tǒng)設(shè)計的 主要技術(shù)參數(shù) 是要求達到的 模擬高度壓力 和 排出燃氣的質(zhì)量流率 。在目前由于技術(shù)和投資上的原因以及實際應(yīng)用的需要，固體火箭發(fā)動機高模試車臺的模擬高度一般選擇在 30~33km。 College of Aerospace and Civil Engineering ? 高模試車臺的 基本類型 ? 全程持續(xù)工作的高模試車臺根據(jù)其排氣系統(tǒng)的排出方式可以分為兩大類： ? 一類是“ 泵 擴壓器 ”型高模試車臺，習(xí)慣稱之為 被動引射高模試車臺 ； ? 另一類是“ 擴壓器十外加抽吸系統(tǒng) ”型高模試車臺，習(xí)慣稱之為主動引射高模臺 。已經(jīng)不能滿足先進固體火箭發(fā)動機高模試車的要求。 College of Aerospace and Civil Engineering ? 被動引射高模試車臺 ? 組成、原理與工作過程 ? （ 1）組成 ? 主要由 試驗艙、排氣擴壓器、擴壓器堵蓋、機械真空泵、補氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng) 等組成。 College of Aerospace and Civil Engineering ? （ 3）工作過程 ? 當發(fā)動機與擴壓器按要求