兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 240162-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0162
曾佳进1, 李军伟1, 李强1,*(), 李涛2, 张文昊1, 卢健程1, 王宁飞1
收稿日期:
2024-03-06
上线日期:
2025-02-28
通讯作者:
ZENG Jiajin1, LI Junwei1, LI Qiang1,*(), LI Tao2, ZHANG Wenhao1, LU Jiancheng1, WANG Ningfei1
Received:
2024-03-06
Online:
2025-02-28
摘要:
为研究外部激励对固体火箭发动机稳定性的影响,搭建脉冲触发下固体火箭发动机声腔特性模型实验系统,开展固体火箭发动机轴向和径向空腔激励实验,分析节流孔径和触发方式对声腔振幅和衰减系数的影响。喉部节流工况下燃烧室中激发6阶以上轴向振荡,获取了各阶振荡固有频率和衰减系数。研究结果表明:利用互相关分析测得燃烧室声速接近604.2m/s,基于实测声速的频率预示误差为10.1%;振荡按衰减快慢可划分为两个阶段,脉冲器输入发动机压力振荡频率及发动机各阶模态振荡幅值均随节流孔径增大而增大,同时第1阶段衰减变快,而第2阶段衰减变慢,第1阶段在燃烧室头部轴向激励产生的振荡衰减快于径向激励,非线性特征更强。
中图分类号:
曾佳进, 李军伟, 李强, 李涛, 张文昊, 卢健程, 王宁飞. 触发激励下固体火箭发动机声腔特性实验[J]. 兵工学报, 2025, 46(2): 240162-.
ZENG Jiajin, LI Junwei, LI Qiang, LI Tao, ZHANG Wenhao, LU Jiancheng, WANG Ningfei. Experimental Study on Acoustic Property of Solid Rocket Motor under Pulse Triggering[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(2): 240162-.
工况 | 激励方式 | 药量/g | 孔径/mm | 脉冲器压力/MPa |
---|---|---|---|---|
1 | 径向 | 5 | 5 | 52.0 |
2 | 轴向 | 5 | 6 | 53.0 |
3 | 轴向 | 5 | 6 | 51.6 |
4 | 轴向 | 5 | 4 | 51.0 |
表1 实验工况
Table 1 Test cases
工况 | 激励方式 | 药量/g | 孔径/mm | 脉冲器压力/MPa |
---|---|---|---|---|
1 | 径向 | 5 | 5 | 52.0 |
2 | 轴向 | 5 | 6 | 53.0 |
3 | 轴向 | 5 | 6 | 51.6 |
4 | 轴向 | 5 | 4 | 51.0 |
模态 | 测点P3 | 测点P4 | ||
---|---|---|---|---|
频率/Hz | PSD | 频率/Hz | PSD | |
1 | 475 | 0.0240 | 487 | 0.02620 |
2 | 962 | 0.0100 | 937 | 0.01140 |
3 | 1462 | 0.0062 | 1462 | 0.01190 |
4 | 1950 | 0.0058 | 1975 | 0.00690 |
5 | 2450 | 0.0051 | 2387 | 0.00338 |
6 | 2925 | 0.0038 |
表2 发动机内振荡模态实测频率
Table 2 The mode frequency of oscillation in the motor
模态 | 测点P3 | 测点P4 | ||
---|---|---|---|---|
频率/Hz | PSD | 频率/Hz | PSD | |
1 | 475 | 0.0240 | 487 | 0.02620 |
2 | 962 | 0.0100 | 937 | 0.01140 |
3 | 1462 | 0.0062 | 1462 | 0.01190 |
4 | 1950 | 0.0058 | 1975 | 0.00690 |
5 | 2450 | 0.0051 | 2387 | 0.00338 |
6 | 2925 | 0.0038 |
测点 | 工况 | 触发方向 | 孔径/mm | p'max/MPa | α1/(s-1) | R1 | Δp'/% | Δt/ms |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
P3 | 2 | 轴向 | 6 | 1.21 | -379.37 | 0.9914 | 79.00 | 4.10 |
1 | 径向 | 5 | 0.81 | -270.26 | 0.9955 | 67.26 | 4.13 | |
4 | 轴向 | 4 | 0.30 | -323.16 | 0.9781 | 72.60 | 4 | |
P4 | 2 | 轴向 | 6 | 1.73 | -631.67 | 0.9851 | 89.01 | 3.53 |
1 | 径向 | 5 | 1.07 | -442.28 | 0.9624 | 80.16 | 3.54 | |
4 | 轴向 | 4 | 0.42 | -430.96 | 0.982 | 78.00 | 3.45 |
表3 第1阶段的衰减系数与衰减幅值比例
Table 3 The ratio of attenuation coefficient to attenuation amplitude in the first stage
测点 | 工况 | 触发方向 | 孔径/mm | p'max/MPa | α1/(s-1) | R1 | Δp'/% | Δt/ms |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
P3 | 2 | 轴向 | 6 | 1.21 | -379.37 | 0.9914 | 79.00 | 4.10 |
1 | 径向 | 5 | 0.81 | -270.26 | 0.9955 | 67.26 | 4.13 | |
4 | 轴向 | 4 | 0.30 | -323.16 | 0.9781 | 72.60 | 4 | |
P4 | 2 | 轴向 | 6 | 1.73 | -631.67 | 0.9851 | 89.01 | 3.53 |
1 | 径向 | 5 | 1.07 | -442.28 | 0.9624 | 80.16 | 3.54 | |
4 | 轴向 | 4 | 0.42 | -430.96 | 0.982 | 78.00 | 3.45 |
测点 | 工况 | 触发方向 | 孔径/mm | α2/(s-1) | R2 | Δp'/% | Δt/ms |
---|---|---|---|---|---|---|---|
P3 | 2 | 轴向 | 6 | -58.6 | 0.9760 | 92.77 | 36.66 |
1 | 径向 | 5 | -66.43 | 0.9950 | 91.90 | 36.80 | |
4 | 轴向 | 4 | -78.51 | 0.9790 | 92.10 | 36.30 | |
P4 | 2 | 轴向 | 6 | -59.50 | 0.9703 | 90.41 | 36.88 |
1 | 径向 | 5 | -67.43 | 0.9968 | 91.91 | 36.96 | |
4 | 轴向 | 4 | -73.09 | 0.9813 | 88.42 | 36.50 |
表4 第2阶段的衰减系数与衰减幅值比例
Table 4 The ratio of attenuation coefficient to attenuation amplitude in the second stage
测点 | 工况 | 触发方向 | 孔径/mm | α2/(s-1) | R2 | Δp'/% | Δt/ms |
---|---|---|---|---|---|---|---|
P3 | 2 | 轴向 | 6 | -58.6 | 0.9760 | 92.77 | 36.66 |
1 | 径向 | 5 | -66.43 | 0.9950 | 91.90 | 36.80 | |
4 | 轴向 | 4 | -78.51 | 0.9790 | 92.10 | 36.30 | |
P4 | 2 | 轴向 | 6 | -59.50 | 0.9703 | 90.41 | 36.88 |
1 | 径向 | 5 | -67.43 | 0.9968 | 91.91 | 36.96 | |
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