火箭二級發動機一級飛行段力學環境適應性評估方法

王 玫，袁軍社，劉軍彥，高樂樂

(西安航天動力研究所，陜西 西安 710100)

0 引言

某型運載火箭芯二級發動機由4臺180 kN發動機組成，其工作壽命全程經歷的主要振動力學環境有火箭一級飛行段、二級飛行工作段環境。在首次飛行試驗前，為確保以上任務剖面力學環境適應性，需進行全面考核分析。

二級發動機工作段振動主要源于穩態過程的旋轉機械振動、不穩定燃燒等現象，以及非穩態過程的發動機啟動、關機及轉工況時的液體組元充填、渦輪泵組件轉子起旋、推進劑組元的點火燃燒等系列動作誘發的結構振動，并由此構成發動機本身工作產生的振動環境，二級工作段振動環境適應性可通過發動機試車等考核，試車中采集分析發動機的振動、位移、轉速、脈動壓力等信號，采用頻譜分析法分析了解發動機運行的力學和聲學振動環境，判斷可能的故障特征與原因。

在二級飛行段，雖然二級發動機是整個火箭系統的主要振源，但在一級飛行段，二級發動機又是火箭振動的受害者。對于在一級飛行段力學環境的適應性，二級發動機經受一級起動、關機、級間分離的沖擊、跨音速段的氣動噪聲、流體脈動和一級傳遞的振動和噪聲等復雜力學環境，與二級工作段環境差異很大，需特別設計考核方案，此項考核是否有效對二級發動機以至上面級火箭、衛星等工作可靠性至關重要。

為此，在某新型運載火箭芯二級發動機的研制中，借鑒在役發動機的經驗與教訓，設計出包含振動試驗、檢查測試及驗證試車等系列項目的力學環境適應性研究方案。……