4.6.4 Обработка результатов высотных испытаний

В ходе подготовки и проведения высотного испытания РДТТ изме­ряются масса заряд т, масса уносимых элементов из теплозащитных и эрозионностойких материалов m, геометрические характеристики двигателя (площади критического F и выходного F_a сечений сопла; в случае, если барокамера охватывает только сопловую часть двигателя, измеряется площадь поперечного сечения двигателя F в месте зазора между стенками барокамеры и двигателя, тяга двигателя P(t) текущий интеграл тяги P(t)dt, давление в окрестности соплового блока р_б, давление в двигателе р_к (t) (у переднего дна) и давление вокруг двига­теля р(рис. 4.16). По результатам измерений определяется интервал времени работы РДТТ от t до t₂, в течение которого было обеспечено безотрывное расширение потока в сопле. Отсутствие отрыва потока контролируется по отношению p\p_a или по коэффициенту пустотной тяги К_Т=P/p_KF (значение К_Т на участках работы сопла с отрывом превышает значение К_Т при безотрывном течении), и участки 0...t и t...t_дв исключаются из рассмотрения.

При испытаниях на вертикальном стенде (в отличие от испытаний на горизонтальных стендовых установках) на датчик тяги воздействует Изменяющаяся масса двигателя, и это вносит дополнительную погреш­ность при определении пустотной тяги:

,

где m(t)dt — масса топлива, сгоревшая к моменту времени t; g — ускорение свободного падения; m_д - начальная масса двигателя.

Рис. 4.16. Изменение относительного давления в двигателе (1), относительной тяги, измеряемой на вертикальном стенде (2), и давления разрежения в барокамере (3)

Суммарный импульс пустотной тяги вычисляется интегрированием этого выражения, содержащего измеряемые при испытании параметры:

.

Оценка погрешности, вносимой в это выражение двойным интегра­лом, получается с учетом статистических характеристик случайной функции расхода газов из двигателя:

.

Давление разрежения и разность F—F_a входят в формулу для I_п сомножителями. Следовательно, ошибка измерения р_б не будет сказы­ваться на определении I_п, если площадь проходного сечения диффузора внутри кольцевого зазора равна площади выходного сечения сопла.

Затем вычисляется пустотный удельный импульс двигателя:

,

где I_п — суммарный импульс пустотной тяги на участке работы двигате­ля в период t...t₂; , — относительные массы сгоревшей части заряда на участках работы двигателя в периоды 0...t и t₂...t_ДB.

Опытные значения p_K(t) и Р_П (t) на участке t...t₂ могут быть использованы для оценок коэффициента восстановления полного дав­ления (при F=const)

или

увеличения площади критического сечения при t>t'

;

момент времени <t'<t₂ соответствует достаточно малым скоростям течения газа: при tt' =1.

Оценку можно получить также по результатам измерения давления разрежения в барокамере р_б: .

Дублирующая оценка увеличения площади критического сечения сопла вытекает из сравнения опытной зависимос­тиp(t) с расчетной (при t>t'):

.

Всего в процессе высотного испытания двигателя на установившихся и переходных режимах его работы измеряется примерно 10² параметров различной физической природы. При этом применяется автоматизиро­ванный информационно-измерительный комплекс, в задачи которого входят:

а) выбор рациональных режимов работы экспериментального обору­дования с учетом программ испытаний;

б) обеспечение запуска, вывода на режим и регулирования экспериментального комплекса;

в) восприятие, сбор, передача, преобразование, показ, запись, обработка и сравнение информации, получаемой в ходе испытания, с математической моделью двигателя и анализ результатов в темпе испытаний;

г) управление элементами двигательной установки;

д) обеспечение связи и взаимодействия персонала и оборудования.

После прекращения работы двигателя на стенде в общем случае осуществляется:

1) выдержка в течение некоторого времени испытуемого двигателя, для того чтобы остыли его нагретые элементы(в особенности, радиационно-охлаждаемая конечная часть сопла) ;

2) охлаждение двигателя путем подачи воды (через сопло) и разбрызгивания ее на внутреннюю поверхность корпуса для повышения точности определения толщин теплозащитных и эрозионностойких материалов, оставшихся к концу горения заряда. В этом случае необходима последующая сушка двигателя;

3) восстановление давления в борокамере.