聯合靜力和動力試驗數據修正機架的有限元模型

閆 松，李 斌，李 鋒，袁軍社

(1.西安航天動力研究所 液體火箭發動機技術重點實驗室，陜西 西安 710100；2.航天推進技術研究院，陜西 西安 710100； 3.西安航天動力研究所,陜西 西安 710100)

0 引言

精確的液體火箭發動機結構動力學模型是至關重要的，它是進行發動機界面載荷和傳遞路徑分析的前提。美國20世紀90年代在MC-1發動機上開展了界面載荷研究，為了獲得一個精確的整機結構動力學模型，先后進行了多輪的模型修正，并單獨開展了高溫下復合材料噴管的模態試驗用于修正噴管的動力學模型。1976年至1978年，NASA基于SPAR有限元計算程序分別建立了高壓燃料泵、高壓氧泵和SSME(不包括渦輪泵)的有限元模型用于結構動力學仿真。在隨后的幾十年，SSME的結構動力學模型逐漸發展完善，2011年時SSME的動力學模型已經用于計算噴管流動分離的側向力載荷引起的動力學響應，該模型較以往的模型更加精細，動力學模型中氧泵和燃料泵可以反映產品的外形，且整機模型包含了較細的管路。

相比于國外，目前國內液體火箭發動機結構動力學模型的精度偏低，模型修正技術在該領域應用匱乏。以機架為例，在對發動機機架的建模中，之前的研究中均采用共節點梁單元對拉桿進行簡化，且僅利用整機模態試驗結果對整機模型進行修正，而未單獨開展機架模態試驗修正機架模型，因此也就無法修正機架中不精確的建模參數。模型修正技術作為液體動力技術基礎研究的一個重要研究方向，是提高液體火箭發動機結構動力學模型精度的有效途徑。……