固体火箭发动机的地面点火试验是在专用试车台架上进行的，每次试验都应当根据试验目的和试验要求选择不同的试车台架。图6.3美国T-97固体火箭发动机试车台根据试验时发动机的安装姿态，试车台可分为水平试车台和垂直试车台两种类型。其优点是发动机试验状态与工作姿态一致。只有经过校准后确定系统的各指标满足地面试验测试要求，才能开展地面点火试验。校准完成后，脱开加力装置，即可进行点火试验。......
2023-08-02
火箭地面点火试验类型：主题、分类
【摘要】：固体火箭发动机的地面点火试验可以从不同角度，按不同方法分类。在固体火箭发动机任务研制阶段主要有常规试验、性能试验、高空模拟试验、离心过载试验、推力矢量控制试验等。性能试验适用于研制后期的发动机以及定型发动机的抽样检查试验。用于考核发动机，特别是大面积比的高空喷管在低气压条件下的性能，评定发动机的高空点火性能和推力矢量控制性能等。
固体火箭发动机的地面点火试验可以从不同角度，按不同方法分类。
（1）按发动机的研制阶段可分为预研阶段的试验、型号研制的整机试验和定型发动机的抽样检查试验。
（2）按考核项目可分为结构试验和性能试验。
（3）按发动机的工作环境可分为地面试验和高空模拟试验。
（4）按发动机的功能和试验时所完成的动作可分为常规试验、性能试验、离心过载试验、推力矢量控制试验和推力终止试验。
（5）按发动机的工作姿态，可分为卧式试验和立式试验。
在固体火箭发动机任务研制阶段主要有常规试验、性能试验、高空模拟试验、离心过载试验、推力矢量控制试验等。下面分别简述之。
1.常规试验
常规试验是一种最基本、最常用的试验方法。在发动机研制过程中存在较多不确定性因素、采用的新技术新工艺需要充分暴露问题、试验成功把握性较低等情况下需要通过常规试验来进行验证。常规试验主要是考核和评定发动机设计方案可行性和工作的可靠性，评定发动机的内弹道性能。常规试验适用于研制初期的各种型号的发动机，其主要特点是试验条件与测试要求比较容易达到，具体表现在以下几个方面：
（1）对推力/压力测量的精度要求较低，在发动机初次试验时甚至可以不测量。
（2）采用普通试车架，试验工装成本较低。
（3）测量的参数少，测试条件比较容易保证。
（4）操作比较简单。
2.性能试验
性能试验也称为高精度试验，其主要用于精确测量发动机的内弹道特性参量，为总体提供较为精确的参数和曲线，并获得发动机工作条件下特定部位的温度、位移、应变等物理量。
这类试验的特点是对试车架的动态、静态性能要求较高，试验测量的参数多。性能试验适用于研制后期的发动机以及定型发动机的抽样检查试验。
3.高空模拟试验
高空模拟试验（简称高模试验）是一种在地面上进行的、使发动机在人为形成的高空低气压环境中点火工作并进行参数测量的试验方法。
高空模拟试验属于性能试验，用于精确测量发动机的真空比冲或总冲和高空条件下的内弹道性能。用于考核发动机，特别是大面积比的高空喷管在低气压条件下的性能，评定发动机的高空点火性能和推力矢量控制性能等。
高空模拟试验的特点是试验技术复杂、要求高，具体表现在以下几个方面：
（1）试验设备和试车台的技术设施比较复杂，它不但需要精度很高的试车架，而且需要产生和维持高空低气压条件所必需的试验舱、排气扩压器、预抽真空系统，还需要在发动机工作即将结束时使试验舱压力恢复到常压，防止燃气回流冲击的补气装置。
（2）高空模拟试验需要通过技术手段和设备来模拟一定大气高度条件下的真空度，一旦发生故障，其损失和危害都比较大，要求高空模拟试验的发动机有更高的结构可靠性。必须经过较充分的地面试验考核的发动机才可以进行高空模拟试验。
（3）试验设备条件的增多导致影响试验的不可靠环节增多，试验设备调试安装等准备过程复杂，工作周期长，技术难度大。
（4）测试项目多，精度要求高。
高空模拟试验适用于高空条件下工作的发动机，如多级火箭的第二、三级发动机和发射卫星用的远、近地点发动机等。
4.离心过载试验
对于在高过载条件下工作的固体火箭发动机，为了考核发动机在过载状态下的工作性能与可靠性，必须进行过载试验。过载试验通常是采用离心方式获得所需过载，并使发动机在该状态下进行点火工作和必要的参数测量。通过过载试验可以考核发动机在过载状态下的点火性能和燃烧性能，评定由于过载而带来工作稳定性及装药燃烧燃速的变化等。这类试验对试验与测量装置的要求如下：
（1）试车架上需安装有使发动机按一定转速旋转的动力装置和传动机构。
（2）试车架上有便于在旋转状态下进行数据采集、存储和传输的设备。
5.推力矢量控制试验
推力矢量控制试验的主要目的是考核发动机偏心、推力矢量合成的特性，如控制力、控制力矩、摆角和摆动角速度、推力合成角度等。
固体火箭发动机喷管加工、装配带来的几何不对称，装药燃烧与喷管烧蚀带来的流动不均匀等都将导致发动机推力作用线偏离发动机中心轴线，这一问题称为推力偏心。具有推力矢量控制功能的固体火箭发动机，例如摆动喷管、燃气舵或二次流喷射等，其推力矢量偏离发动机的中心轴线，形成矢量力和力矩。多分力推力测量就是要在地面试验中对上述推力偏心或推力矢量进行测量，实现推力偏心和推力矢量测试的主要试验装置是多分力试验台和推力矢量测试转台等，其中六分力试验台中技术最为成熟，应用最为广泛。六分力是将火箭发动机的推力矢量进行分解，得到空间3个维度上的推力以及相应的力矩，采用传感器组合完成发动机推力矢量在直角坐标系中的6个分量（3个力分量和3个力矩分量）的测量，测量结果利用刚体平衡原理进行推力合成，可以得到发动机的推力矢量（见图6.2）。
图6.2 典型六分力测试系统
（a）六分力测试台；（b）六分力合成
图中F1～F6为由六分力试验台测得的6个分力，l为上下两直角坐标系之间的距离。r为F1、F2两个分力与X轴之间的距离。有了任意瞬间的F1～F6，就可以计算得到某瞬时的主矢量F和主矩M，也可以换算出描述各种推力偏心的参量。
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