固体火箭发动机推力测试系统设计

作     者：张文辉 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蔡荣立

授予年度：2012年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：固体火箭发动机 LabVIEW 虚拟仪器 自动测试系统 数据采集 

摘      要：固体火箭发动机是导弹类武器系统的重要组成部分之一,被称为导弹的“心脏。在当今世界各国,近170种现役战术导弹之中,采用了固体火箭发动机的有138种,占80%以上。由此可以预见,在今后相当长的时间内,固体火箭发动机仍将在导弹动力装置中占据优势地位。固体火箭发动机推力矢量是一个空间力矢量,其大小和方向是不断变化的,为了确保导弹能成功发射和准确命中目标,必须要通过严格的出厂检测,掌握和控制固体火箭发动机的推力大小。因此,固体火箭发动机推力大小的精确测量对发动机的成功使用和进一步研究具有重要意义。 本文通过回顾国内外固体火箭发动机推力测试装置的研究现状,一般采用传统的测试方法要求硬件仪器设备较多,成本较高,很难满足现代社会对固体火箭发动机参数的精确测试要求。当前NI的虚拟仪器软件是第三代自动测试系统的发展方向,运用虚拟仪器技术强大的功能,能够快速而准确的组建各种自动测试系统,并对测试信号进行有效的分析和处理以及存储等。文章在分析各种形式自动化测试装置实现原理的基础上,针对固体火箭发动机推力矢量测试系统提出的参数要求和精度要求,以计算机为主控单元,以图形化编程软件LabVIEW作为软件开发平台编写测试系统软件,在设计了相关系统硬件的前提下,开发了基于PCI总线进行数据采集的固体火箭发动机推力自动测试系统,并进行了总体方案的验证和大量的静态标定实验。本文首先介绍了虚拟仪器的基本理论,接着根据课题的实际需求,设计合理的DAQ自动测试系统,分别介绍了固体火箭发动机推力测试系统的各个硬件组成部分：推力传感器的选取、信号调理电路的设计、数据采集卡的选取等,其次结合最新图形化编程软件平台LabVIEW2010,详细叙述了固体火箭发动机推力测试的软件实现过程,最后结合MATLAB强大的数据处理功能对测试的推力数据进行了全面的分析处理,得出固体火箭发动机推力信号的各个关键值。 通过在试验中不断对测试系统的改进,经过现场试验精度分析,测试结果达到了预期的设计目标,验证了固体火箭发动机推力测试系统的可靠性和正确性,使应用虚拟仪器技术构建的自动测试系统可以完成应变物理量的自动测试,降低了测试成本,提高了测试效率。