航空發動機高空模擬試驗台(簡稱高空台)是在地面上模擬飛機整個飛行包線範圍內的各種飛行狀態,對發動機及其部件進行試驗的大型試驗設備。高空台在國防工業中,尤其在航空發動機發展中所起的作用是巨大的。
基本介紹
- 中文名：高空試驗台
- 外文名：altitude test facility
- 作用：模擬飛行包線範圍內飛行狀態
- 地位：航空發動機發展中所起巨大作用
- 屬於領域：航空航天
- 地點：地面
簡介,高空試驗台建造的目的及意義,高空試驗台發展史,
簡介
航空發動機高空模擬試驗台(簡稱高空台)是在地面上模擬飛機整個飛行包線範圍內的各種飛行狀態,對發動機及其部件進行試驗的大型試驗設備。高空台在國防工業中,尤其在航空發動機發展中所起的作用是巨大的。
高空試驗台建造的目的及意義
高空發動機的種類很多，推力範圍也很大。單以化學推進劑發動機為例，衛星與天空實驗室姿控發動機的推力就有 1.96~490N。所有火箭發動機的排氣都具有高溫、高速、大質量流的特點。如雙組元發動機燃氣的總溫高達 3000~4000K，燃氣速度高達 3000m/s 以上。姿控發動機的排氣量為 10~800kg/h，雖然相對運載發動機來說小些，但些類發動機通常需進行高真空度試驗。
高空與空間環境條件直接影響火箭發動機的工作性能、熱狀態、可靠性及工作壽命。因此在正式飛行前，通常要在環境模擬設備中（一般指高空試驗台）對發動機進行多次研究性或鑑定性試驗。這是火箭發動機高空模擬試驗最基本的項目之一，通常稱為“高空試車”。火箭發動機高空模擬試驗，是指在地面試驗設備中創造一個近似高空條件的環境，使發動機在這個環境裡工作，進行其性能、可靠性及工作壽命等各種試驗。
高空試驗台
高空試驗台高空模擬和姿態控制火箭發動機試驗技術按其試驗內容按目的不同，可分成兩種類型。一是正常性試驗，如：發動機在額定工況條件下的性能試驗；或模擬高空條件下的點火啟動試驗；或考核發動機結構強度試驗等。二是特殊條件的非正常性試驗，如：當發動機入口介質溫度和壓力變化時或控制閥門和自動器的氦氣源壓力變化時；或因環境溫度不同進行發動機點火啟動時；或失靈關機試驗時等。
高空試驗台發展史
斯坦尼斯空間中心及推進試驗聯合體該聯合體位於美國南密西西比，是最好的火箭推進試驗和商業遙感中心，其試驗台主要有單工位垂直點火試驗台（最初是為試驗阿波羅土星五號第二級設計的）、雙工位垂直靜態點火試驗台、固液發動機試驗台等，可進行地面穩態點火試車、垂直點火高空穩態試車、大型液氧/液氫發動機及液氧/煤油發動機試驗，試件最大直徑 10.06m，最大推力 4.89T。
馬歇爾空間飛行中心馬歇爾空間飛行中心是最大的中心之一，有 40 多個試驗裝置，能進行所有類型的火箭和空間運輸技術試驗(從小的組合件到發動機整機)。它有三個試驗區，主要試驗裝置有先進發動機試驗裝置(4670 試驗台，是世界上僅有的大型液體火箭發動機試驗台，曾用於試驗美國最大火箭"土星"的第一級)、氫冷流試驗裝置(4626 試驗台，測量通道：750 個數字通道，108 個模擬通道)、試驗台組合件試驗台、試驗台五工位固液發動機和發動機組合件試驗裝置等，最大能進行 6.664T 推力液氧/煤油發動機試車，經過改造可適應 13.328T 推力試車。
白沙試驗場作為休斯敦詹森空間中心的組成部分，擁有較大的液體火箭推進系統的空間模擬真空點火能力。垂直高空模擬試驗台，內有三個平台用於試件進出。真空試驗艙：直徑 10m，高 11.6m(延伸為 17.7m)，該試驗台設計承載推力為 227KN；最大的發動機出口直徑為 122mm；可進行單台發動機的高空模擬試驗，其模擬高度為23Km，試驗台的測試設備具有 256 路高速數字通道和 4 路模擬通道；數據處理和試驗控制時序的實際時間準確到 10ms 範圍內；推力測量準確到 0.5N；試驗過程中用閉環電視攝影。水平高空模擬試驗台，能試驗單台發動機，也能試驗多發動機試驗件。真空艙：直徑 3.35m，長 11.9m；最大試件尺寸：直徑 2.13m，長 7.6m。這些高空發動機試驗台採用蒸汽引射和二次喉道擴壓器，進行高空壓力模擬試驗。試驗台的布局採用兩座水平式試驗台並列為一組，每組共用一套引射器系統。兩組分別布置在試驗場地的南北兩地，彼此相距約 460m；在距每組試驗台約 300m 處設有控制間。它們於 1959年交付使用，試驗台共完成了 3300 次以上的高空點火試驗。
