火箭發動機試驗

火箭發動機試驗，是指火箭發動機從開始研製到交付使用前所進行的各類試驗。火箭發動機是在高溫、高壓、高轉速和強烈振動等苛刻的條件下工作。為了檢驗發動機是否達到設計指標，交付使用前必須通過一系列嚴格的試驗，對其結構可靠性、性能參數、使用壽命和適應性等作出評價。此外，試驗也為發展新技術、改進設計以及在使用過程中出現故障時進行原因分析提供依據。

基本介紹

• 中文名：火箭發動機試驗
• 外文名：rocket engine test
• 定義：從研製到使用前進行的各類實驗
• 目的：檢驗發動機是否達到設計指標，等
• 分類：元件試驗、組件試驗和整機試驗
• 試驗站：組合件試驗台、發動機試驗台，等

分類

按試驗對象不同分為元件試驗、組件試驗和整機試驗。元件試驗是對具有特定功能的元件進行單項試驗，如柔性元件的疲勞試驗、軸承的介質試驗、噴嘴的特性試驗等。組件試驗包括單項試驗和綜合試驗，如推力室的燃燒試驗、泵的特性試驗、渦輪泵聯動試驗等。整機試驗是在元件、組件試驗成功的基礎上對整台發動機所進行的試驗。

按試驗目的可分為：①預先研究性試驗。為研究新結構、新系統、新推進劑、新工藝等進行的整機試驗，以便為發展新型發動機提供依據；②方案性試驗。對各種設計方案進行篩選，藉以確定正式設計方案；③結構可靠性試驗。在設計方案選定後，首先進行結構可靠性試驗，如加大負荷、延長工作時間和偏離額定工作條件等試驗。通過這些試驗來發現結構的薄弱環節，經改進後再試驗，直到滿足可靠性要求；④性能可靠性試驗。在結構狀態保持不變的條件下，通過多台發動機試驗，獲得足夠性能參數的子樣，以便對發動機性能是否滿足要求作出評定。必要時對發動機作適當修改，再次重複試驗直到性能滿足要求；⑤環境模擬試驗。在模擬真實環境條件下進一步檢驗發動機。通常有高空、貯存、運輸、振動、高低溫等各項環境模擬試驗。高空模擬試驗用來測量發動機在高空環境下的性能並考驗其工作可靠性。貯存模擬試驗用來考驗發動機在規定條件下長期貯存後是否滿足要求。運輸模擬試驗用來考驗發動機經過長途運輸後的功能是否正常。振動模擬試驗是在模擬火箭飛行時產生的振動環境下對上面級發動機進行振動試驗。高低溫模擬試驗是檢驗發動機對各種溫度環境的適應性；⑥鑑定試驗。發動機交付飛行試驗前的考核試驗。根據驗收試驗大綱對發動機的所有技術指標作全面考核，以考核結果作為驗收發動機的依據。有的發動機在交付前進行校準試驗，以校核發動機的性能，必要時更換元件，使性能滿足設計要求；⑦火箭級靜態試驗。考核發動機在火箭上工作的協調性和可靠性（見火箭地面試車）；⑧飛行試驗。通過飛行器的飛行試驗，最終對發動機作出最終評定；⑨抽檢試驗。對批生產發動機的抽樣試驗，以檢查材料、工藝和生產質量的穩定性；⑩故障分析試驗。對已定型的發動機在使用中出現的故障進行研究性試驗，為故障分析提供依據。

試驗站

試驗站是對火箭發動機及其組件進行各種冷、熱試驗的場所。由組合件試驗台、發動機試驗台、高空模擬試驗台、測量數據處理中心、推進劑和能源供應系統以及消防、環保等輔助部門組成。有的試驗站還包括火箭試車台。

（1）組合件試驗台 　對發動機組件（如推力室、渦輪泵、活門等）進行試驗的專用設施。這類試驗台規模不大，設備比較簡單。

（2）發動機試驗台 　對火箭發動機整機進行點火試驗的專用設施。根據發動機類型和大小，試驗台分為垂直試驗台和水平試驗台兩種。垂直試驗台多用於大型液體火箭發動機，水平試驗台多用於小型液體火箭發動機和固體發動機。按試驗環境條件又分為地面試驗台和高空模擬試驗台。試驗台一般為敞開式鋼筋混凝土結構和輕型活動屋頂。推進劑貯箱間、控制間、配氣間、測量間等均為鋼筋混凝土防爆牆，控制間還裝有防爆玻璃，供試驗過程中試驗指揮員對試驗台觀察和指揮。發動機試驗台一般由推力架、推進劑供應系統、供氣系統、控制系統、測量系統以及消防、通信、環保等輔助設施組成。

（3）高空模擬試驗台 　在地面上模擬高空條件進行發動機熱試驗的專用設施，它除有一般地面試驗台所有的系統和設備外，主要還有高空模擬試驗艙，抽空泵機組、蒸汽引射泵抽空系統、蒸汽輸送系統、循環水冷卻系統、恆溫調節系統和燃氣冷卻塔等。模擬高度一般要求不低於45公里。

（4）測量和數據處理中心 　設有大容量、高精度和自動化的測量設備，可對推力、壓力、流量、溫度、振動、應變、轉速等參數進行遠距離測量，並由計算機進行巡檢和數據處理。

發展與套用

熱敏電阻在液體火箭發動機試驗中的套用

低溫溫度感測器在航天領域中起著越來越重要的作用。在低溫推進劑火箭發動機試驗的溫度測量系統中，低溫溫度感測器是關鍵的環節，其種類、性能及使用方法直接關係到測量溫度的可靠性和準確性。火箭發動機試驗中，選擇溫度感測器的原則：測量溫區合適、靈敏度高、準確度高、穩定性好、自熱誤差小、引線漏熱少、使用簡便、符合火箭發動機試驗的環境條件。熱敏電阻具備以上條件。

套用於低溫推進劑發動機試驗的熱敏電阻通常是負溫度係數(negative tempemture coef!ficient-NTC)熱敏電阻，其測溫範圍為：20-40 K、77-100K，主要用於貯箱和管路內低溫推進劑溫度測量。

低溫熱敏電阻的感溫元件是用兩種以上的過渡金屬氧化物Mn、Ni、Cu、Fe、Co等在1000-1300℃高溫燒結而成的多晶半導體，當溫度變化時，其電阻值急驟變化。這種溫度感測器具有靈敏度高、準確度高、抗干擾能力強、穩定性好、自熱誤差小等優點。其缺點是：熱電特性嚴重非線性、溫區較窄、互換性較差、每支感測器單獨分度。

雖然熱敏電阻存在嚴重非線性的缺點，但在低溫液體推進劑火箭發動機試驗中，對於管路和貯箱內低溫推進劑的狹窄溫區來說，只要熱敏電阻的重複性好，加上測量電路採取適當措施，在低溫推進劑發動機試驗中即可廣泛套用。

中國500噸級火箭發動機初步試驗圓滿成功

8月1日，由中國航天科技集團六院負責研製的重型運載火箭500噸級液氧煤油發動機首次燃氣發生器-渦輪泵聯動試驗取得成功，標誌著該型發動機研製工作取得首個裡程碑式勝利，為後續圓滿完成關深階段研製任務奠定了基礎。六院院長譚永華、科技委主任張貴田、副院長欒希亭、總工程師胡旭東等陪同上級領導專家現場指導試車。試車前，六院11所、7103廠、165所及院有關部門通過對試車方案、聯試產品狀態質量、試車台改造調試、聯試風險分析和充分的緊急預案確認複查，做了大量工作，付出大量心血，確保試車取得預期目標。此型發動機為我國正在研製的最大推力火箭發動機，對支撐後續空間站建設、載人登月及深空探測具有重要意義。

相關新聞

2018年3月4日，從中國航天科技集團六院獲悉，我國針對將用於重型火箭的三型液體發動機，正在開展關鍵技術攻關和方案深化論證工作，已經完成多輪核心組件和部件級聯合熱試驗。其中，500噸級發動機2018年可完成工程樣機的整機生產和裝配。