超燃发动机大尺度推力天平研制

摘要

随着超燃发动机研究的深入开展,要求发动机内流量越来越大，导致发动机重量大大增加，对天平测力提出了新的要求，特别是脉冲燃烧风洞,有效试验时间短(试验时间约300ms)，要求天平反应快，并且具有一定的灵敏度;另一方面,脉冲风洞快速启动产生的冲击大、模型／天平系统质量大，天平受到的载荷将非常大而且系统阻尼时间增大，在设计天平时必须考虑有足够的刚度;这些相互矛盾的条件，给天平设计带来了很大的困难。本文通过结构优化、天平敏感原件匹配等方法，设计了整体式6分量应变天平，有效提高了天平的响应频率，并利用有限元分析方法对其性能进行了评估。利用该天平在脉冲和连续风洞完成了2.8m量级、重约100kg和500kg的超燃冲压发动机试验研究。试验结果表明，天平响应灵敏，跟随性好，能正确反映发动机模型的受力情况。在模型重约100kg时,模型/天平系统的振动频率约为100Hz，模型重约500kg时，模型／天平系统的振动频率约为40Hz。评估结果和风洞试验结果证明，该天平的研制是成功的，可以满足脉冲燃烧风洞6m量级(重约500kg)的单模块超燃冲压发动机试验研究。