【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体发动机动态燃速测试领域，具体涉及基于超声的动态燃速测试过程中声速校准方法。
技术介绍
1、由于在点火试验前，发动机初始温度的变化，会导致发动机燃速变化。因此在固体发动机燃速测试中，需要针对不同初温的发动机在不同温度下超声的传播声速进行修正，以准确表征不同时刻推进剂的肉厚变化。此外，在测试过程中随着压力变化，会引起药柱产生部分变形，同时燃烧过程中产生的高温环境会导致发动机壳体产生一定的变形，该变形会导致测试过程中肉厚计算结果产生偏差，为了降低由于压力变化对肉厚计算结果的影响，需要对不同压力条件下的声速进行修正，以实现对点火过程中肉厚变化的表征。
2、在固体发动机动态燃速测量试验中，超声波在推进剂中的传播速度是一个关键参数，推进剂的实时厚度需要根据已知的推进剂声速来计算，在发动机工作过程中，燃烧室内部的压力会急剧升高，推进剂受到压力影响，会产生一定程度的变形，同时工作过程中发动机推进剂受到初温影响，材料的声学特性也会发生变化，导致推进剂的声速发生改变，为了更加精确的测量发动机动态燃速，需要对不同压力条件下的推进剂声速进行校准，得到推进剂的温度、压力—声速曲线图，从而实现对燃速的精确测试。
3、传统的动态燃速测试过程中，通常是在室温常压条件下，结合超声设备测试单一材料的声速，从而确定计算过程中的声速参数。该参数通常为一恒定常数，但实际测试过程中受到温度、环境压力的影响，材料的声速会发生相应的变化，这使得基于传统恒定声速计算的得到的燃速存在很大的误差。
技术实现思路<
1、为了解决传统动态燃速测试过程中声速非线性变化带来的燃速计算误差问题，本专利技术提出基于超声的发动机动态燃速测试过程中声速校准方法。
2、本专利技术的技术方案是：基于超声的发动机动态燃速测试过程中声速校准方法，包括以下步骤：
3、步骤1、制作推进剂温度试验样件和压力试验样件，样件厚度方向为超声设备测量方向；
4、所述温度试验样件为推进剂药柱；所述压力试验样件为带壳推进剂药柱；
5、步骤2、在常温常压条件下，测量计算推进剂初始声速c0；
6、步骤3、开展温度试验样件的保温试验，获取不同温度条件下推进剂的声速，构建声速c与保温温度t的关系模型，计算获得温度修正系数kt；
7、声速c与保温温度t的关系模型为：
8、式中，t为样件的保温温度，t0为常温；kt为温度修正系数；
9、步骤4、在常温下，开展压力试验样件的围压试验，获取不同压力条件下推进剂的声速，构建声速c与压力p之间的关系模型，计算获得压力修正系数kp；
10、声速c与压力p的关系模型为：
11、式中，p为样件的压力，p0为常压，kp为压力修正系数；
12、步骤5、分别将多个相同压力试验样件分别置于压力容器中，同时开展不同保温条件下的保温试验，保温温度不包括常温；保温后开展不同压力条件下的声速试验，获得各样件在不同压力条件下的声速，构建声速与温度-压力的耦合模型，计算获得温度-压力耦合修正系数ktp；
13、声速c与温度-压力的耦合模型为：
14、
15、式中，ktp为温度-压力耦合修正系数。
16、进一步的，所述步骤2中，在常温常压条件下，获得推进剂初始声速的具体步骤为：
17、步骤2.1、在推进剂样件上设置多个测点；
18、步骤2.2、通过超声探头对每个测点进行多次测量，获得声速在样件中的平均传播时间；
19、步骤2.3、测量获得样件的平均厚度，根据公式c＝2d/t计算获得推进剂初始声速c0。
20、进一步的，所述步骤3中，构建声速c与保温温度t的关系模型的具体步骤为：
21、步骤3.1、在温度试验样件上设置多个声速测量点，测量获得样件平均初始厚度；
22、步骤3.2、根据常规发动机的保温范围-40℃—+50℃，设定保温温度和保温时间，将温度试验样件放入保温箱进行保温试验；
23、步骤3.3、达到保温温度后，取出试样，此时样件初始温度为t保温，测量样件在测量点处的厚度，获得样件保温后的平均厚度；
24、步骤3.4、测量在温度t保温状态下超声波在样件中的传播时间；计算温度t保温状态下推进剂的声速；
25、步骤3.5、间隔设置多个保温温度，重复步骤3.2至步骤3.4，获得不同初始温度下的声速数据；
26、步骤3.6、根据不同初始温度和不同初始温度下的声速数据，建立声速c与保温温度t的关系模型，代入模型计算获得温度修正系数kt。
27、进一步的，步骤3.2中，为确保样件内外部温度一致，保温时间不小于12小时。
28、进一步的，步骤3.5中，根据常规发动机的保温-40℃—+50℃，间隔10℃设置保温温度，进行保温试验。
29、进一步的，步骤3.4中，测量温度t保温状态下超声在样件中的传播时间时，为消除压紧力对测试结果的影响，将样件安装在试验工装上，所述试验工装包括下部底板和上部压板，试样嵌入在下部底板的开槽中，上部压板与下部底板通过磁吸力连接，超声传感器安装在上部压板中且位于样件顶部；在超声传感器顶部隔板上由上至下依次安装标准砝码块和弹簧，压紧力通过弹簧传递至超声传感器，确保每次测量时压紧力一致。
30、进一步的，步骤4中，构建声速c与压力p关系模型的具体步骤为：
31、步骤4.1、将压力试验样件置于密封压力容器内，在压力容器底部安装超声传感器，在压力传感器顶盖上安装激光位移传感器；确保压力容器密封、超声传感器连接正常；
32、步骤4.2、根据压力容器的承载能力，间隔设置多个采样点，通过超声设备测量获取各采样点的波形数据，计算超声在样件中的传播时间tp；
33、通过激光位移传感器测量获得不同压力状态下厚度数据l；
34、步骤4.3、根据样件初始厚度h以及步骤4.2获得的不同压力状态下样件的厚度数据l，计算不同压力条件下消除变形后的推进剂厚度dp；结合超声波在样件中的传播时间tp，计算获得不同压力条件下的声速数据；
35、步骤4.4、根据步骤4.3获得的不同压力条件下的声速数据，构建声速与压力关系模型，根据模型计算获得压力修正系数kp。
36、进一步的，步骤5中，构建是声速与温度-压力耦合模型的具体步骤为：
37、步骤5.1、将多个相同压力试验样件分别放入压力容器中，压力容器不封口；
38、步骤5.2、将步骤5.1压力试验样件与压力容器整体分别放入不同保温温度的保温箱中，分别按照设定的保温温度开展保温试验，保温时间不小于20小时；
39、步骤5.3、达到各自设定的保温温度后，将各压力容器用保温棉包裹取出，在底部安装超声传感器，顶部安装带有激光位移传感器的密封盖，确保压力容器密封、超声传感器连接正常；
40、步骤5.4本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于超声的发动机动态燃速测试过程中声速校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的声速校准方法，其特征在于，所述步骤2中，在常温常压条件下，获得推进剂初始声速的具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的声速校准方法，其特征在于，所述步骤3中，构建声速C与保温温度T的关系模型的具体步骤为：
4.根据权利要求3所述的声速校准方法，其特征在于，步骤3.2中，为确保样件内外部温度一致，保温时间不小于12小时。
5.根据权利要求3所述的声速校准方法，其特征在于，步骤3.5中，根据常规发动机的保温-40℃—+50℃，间隔10℃设置保温温度，进行保温试验。
6.根据权利要求3所述的声速校准方法，其特征在于，步骤3.4中，测量温度T保温状态下超声在样件中的传播时间时，为消除压紧力对测试结果的影响，将样件安装在试验工装上，所述试验工装包括下部底板和上部压板，试样嵌入在下部底板的开槽中，上部压板与下部底板通过磁吸力连接，超声传感器安装在上部压板中且位于样件顶部；在超声传感器顶部隔板上由上至下依次安装标准砝码块和弹簧，压紧力
7.根据权利要求1所述的声速校准方法，其特征在于，步骤4中，构建声速C与压力P关系模型的具体步骤为：
8.根据权利要求1所述的声速校准方法，其特征在于，步骤5中，构建是声速与温度-压力耦合模型的具体步骤为：
9.根据权利要求8所述的声速校准方法，其特征在于，所述步骤5.3中，确保压力容器密封、超声传感器连接正常的具体方法为：
10.一种基于超声的发动机动态燃速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.基于超声的发动机动态燃速测试过程中声速校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的声速校准方法，其特征在于，所述步骤2中，在常温常压条件下，获得推进剂初始声速的具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的声速校准方法，其特征在于，所述步骤3中，构建声速c与保温温度t的关系模型的具体步骤为：
4.根据权利要求3所述的声速校准方法，其特征在于，步骤3.2中，为确保样件内外部温度一致，保温时间不小于12小时。
5.根据权利要求3所述的声速校准方法，其特征在于，步骤3.5中，根据常规发动机的保温-40℃—+50℃，间隔10℃设置保温温度，进行保温试验。
6.根据权利要求3所述的声速校准方法，其特征在于，步骤3.4中，测量温度t保温状态下超声在样件中的传播时间时，为消除压紧...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱飞，王征，王凯，李强，贺晓芳，
申请(专利权)人：西安航天动力测控技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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