固体火箭冲压发动机测控技术研究
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摘要
我国发展中远程、高超声速固体冲压导弹已经启动，其关键技术之一是研制性能优良的固体火箭冲压发动机，而试验测控技术是发动机研制中不可或缺的重要基础。
本文在深入分析讨论固体火箭冲压发动机试验参数特点以及进气模拟对控制系统要求的基础上，提出了发动机温度、压力、流量及其推力测量的总体方案和进气模拟总体控制方案。利用LabVIEW测量与自动化软件开发平台，开发了适用固体火箭冲压发动机试验推力、压力、流量和温度测量的数据采集软件。基于PID控制器开发了温度、压力调节控制软件，能根据试验要求自动地调节空气和燃油的流量，实现进气温度、压力模拟和试验过程控制。开发了通用的温度、压力、流量、推力等物理量标定程序。并建立了相应的试验数据库。
利用本文建立的测控系统，进行了多次进气模拟试验研究。初步摸清了进气温度模拟和进气压力模拟的规律，实现了燃油流量和进气气流压力的自动控制。为固体火箭冲压发动机试验研究打下基础。
The research project of the middle-long and hypersonic missile with solid rocket-ramjet engine has been launched. The measurement and control technologies are the important basis of developing engine, which is one of the key technologies of the research.
Under the base of the parameter characteristics of the engine thermodynamics and the air-inlet simulation, the measurement and control schemes are designed with virtual instrument technology. The experimental data acquisition software, which can acquire temperature, pressure, flow rate, and thrust of the engine, is developed with LabVIEW software development platform. With PID, air-inlet simulation control software is programmed at the same time, which can control the total temperature and pressure of the air-inlet efficiently. In addition, the parameter calibration of the engine and the experimental database are accomplished.
Air-inlet simulation experiment has been carried out, through which total temperature and pressure simulation rule has been made clear, and the auto control of the fuel rate and air pressure has been realized. All of the work made foundation of developing solid rocket-ramjet engine.
本文在深入分析讨论固体火箭冲压发动机试验参数特点以及进气模拟对控制系统要求的基础上，提出了发动机温度、压力、流量及其推力测量的总体方案和进气模拟总体控制方案。利用LabVIEW测量与自动化软件开发平台，开发了适用固体火箭冲压发动机试验推力、压力、流量和温度测量的数据采集软件。基于PID控制器开发了温度、压力调节控制软件，能根据试验要求自动地调节空气和燃油的流量，实现进气温度、压力模拟和试验过程控制。开发了通用的温度、压力、流量、推力等物理量标定程序。并建立了相应的试验数据库。
利用本文建立的测控系统，进行了多次进气模拟试验研究。初步摸清了进气温度模拟和进气压力模拟的规律，实现了燃油流量和进气气流压力的自动控制。为固体火箭冲压发动机试验研究打下基础。
The research project of the middle-long and hypersonic missile with solid rocket-ramjet engine has been launched. The measurement and control technologies are the important basis of developing engine, which is one of the key technologies of the research.
Under the base of the parameter characteristics of the engine thermodynamics and the air-inlet simulation, the measurement and control schemes are designed with virtual instrument technology. The experimental data acquisition software, which can acquire temperature, pressure, flow rate, and thrust of the engine, is developed with LabVIEW software development platform. With PID, air-inlet simulation control software is programmed at the same time, which can control the total temperature and pressure of the air-inlet efficiently. In addition, the parameter calibration of the engine and the experimental database are accomplished.
Air-inlet simulation experiment has been carried out, through which total temperature and pressure simulation rule has been made clear, and the auto control of the fuel rate and air pressure has been realized. All of the work made foundation of developing solid rocket-ramjet engine.
引文
1
1．黄俊、范存杰，火箭发动机测试技术，西北工业大学出版社，1994
2．胡寿松，自动控制原理，国防工业出版社，1994
3．刘君华，现代检测技术与测试系统设计，西安交通大学出版社，1999
4．张纬、朱慧等，冲压发动机发展现状及关键技术，固体火箭技术，1998，21(3)
5．刘萝威、戴耀松，1997年美国战术导弹研制进展，飞航导弹，1998(9)
6．周军、白建成，俄罗斯定出空空导弹的竞争步调，飞航导弹，1998(10)
7．多家导弹制造商竞争英国的Bvraam项目，飞航导弹，1998(10)
8．李疏芬等，提高含硼固体燃料燃烧性能的研究，推进技术，1997 18(5)
9．李葆萱等，含硼富燃料固体推进剂药浆粘度调节，固体火箭技术，2000 23(4)
10．毛成立、李葆萱等，贫氧推进剂一次燃烧产物的热力计算，宇航学报，2000，21(增)
11．王国辉、李进贤等，二元混压超声速进气道三维流动数值分析，推进技术，2001，22(2)
12．陈步学、李进贤等，固体火箭冲压发动机地面试验装置及测控系统，固体火箭技术，2001，24(4)
13. IEEE Standard, IEEE Std 488.2-1992 Description, 1992
14. National Instruments, VIX Ⅵ Reference Manual, 2000
15. National Instruments, PXI Specification 2000
16．崔江源、郭军、贺晓芳，VXI 总线系统及在固体火箭发动机地面试验中的应用，推进技术，2001 24(1)
17．陈兵舫、杨乐平，计算机技术与应用，1998 18(6)
18．王鸿钰、董奇，计算机自动测量与控制，2000 8(4)
19. National Instruments, Interchangeable Virtual Instrument Charter Document,1998.7
20. Rick Bitter, Taqi Mohiuddin, Matt Nawrocki, LabVIEW Advanced Programming Techniques, CRC Press LLC, 2001
21. National Instruments, LabV1EW Measurements Manual, 2000.7
22．侯世铭等，导弹总体设计与试验，宇航出版社，1996．6
23．于守志等，飞航导弹动力装置试验技术，宇航出版社，1990．8
24．彭泽琰、刘刚，航空燃气轮机原理(上册)，国防工业出版社，2000．9
25. National Instruments, Fuzzy Logic for G Toolkit Reference Manual, 1997.3
26．航天器与导弹用冲压／火箭冲压推进系统(译文集)，航空航天工业部推进技术编辑部，1989．7
27．陈军、武晓松等，固体燃料冲压发动机内流物性参数自动计算，推进技术，Vol．20，No．6，1999．12
28．谭凤岗，固体燃料冲压喷气动能弹——概念结构、研究现状及发展预测，导弹技术，1997，2
29．刘萝威、戴耀松，在侧向进气管道式冲压火箭发动机中安装锥形漩流器的影响，飞航导弹，1998．1
30．张家驹、胡顺楠等，整体式固体火箭冲压发动机研制，推进技术，Vol．19，No．2，1998．4
31．张克勋，冲压推进技术评论，推进技术，No．6，1990．6
32．邱新宇、宫本泉、刘少波，整体式液体冲压发动机漩流燃烧室试验研究，推进技术，No．2，1992．4
33．陈延辉，直连式喷气发动机试车台试验件进气的联接方式及有关问题，推进技术，Vol．18，No．4，1997．8
34．王颐，L型控制发动机两种推力测量方法比较，推进技术，2001．3 24(1)
35．颜雄雄、耿卫国，小发动机推力矢量的测量，推进技术，2000．6 21(2)
36. National Instruments, BridgeVIEW and LabVIEW PID Control Toolkit for G Reference Manual, 1998.7
37. Abraham Cohe, Benveniste Natan, Experimental Investigation of a Supersonic Combustion Solid Fuel Ramjet, AIAA, 1997-3237
1．黄俊、范存杰，火箭发动机测试技术，西北工业大学出版社，1994
2．胡寿松，自动控制原理，国防工业出版社，1994
3．刘君华，现代检测技术与测试系统设计，西安交通大学出版社，1999
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6．周军、白建成，俄罗斯定出空空导弹的竞争步调，飞航导弹，1998(10)
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8．李疏芬等，提高含硼固体燃料燃烧性能的研究，推进技术，1997 18(5)
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10．毛成立、李葆萱等，贫氧推进剂一次燃烧产物的热力计算，宇航学报，2000，21(增)
11．王国辉、李进贤等，二元混压超声速进气道三维流动数值分析，推进技术，2001，22(2)
12．陈步学、李进贤等，固体火箭冲压发动机地面试验装置及测控系统，固体火箭技术，2001，24(4)
13. IEEE Standard, IEEE Std 488.2-1992 Description, 1992
14. National Instruments, VIX Ⅵ Reference Manual, 2000
15. National Instruments, PXI Specification 2000
16．崔江源、郭军、贺晓芳，VXI 总线系统及在固体火箭发动机地面试验中的应用，推进技术，2001 24(1)
17．陈兵舫、杨乐平，计算机技术与应用，1998 18(6)
18．王鸿钰、董奇，计算机自动测量与控制，2000 8(4)
19. National Instruments, Interchangeable Virtual Instrument Charter Document,1998.7
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21. National Instruments, LabV1EW Measurements Manual, 2000.7
22．侯世铭等，导弹总体设计与试验，宇航出版社，1996．6
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26．航天器与导弹用冲压／火箭冲压推进系统(译文集)，航空航天工业部推进技术编辑部，1989．7
27．陈军、武晓松等，固体燃料冲压发动机内流物性参数自动计算，推进技术，Vol．20，No．6，1999．12
28．谭凤岗，固体燃料冲压喷气动能弹——概念结构、研究现状及发展预测，导弹技术，1997，2
29．刘萝威、戴耀松，在侧向进气管道式冲压火箭发动机中安装锥形漩流器的影响，飞航导弹，1998．1
30．张家驹、胡顺楠等，整体式固体火箭冲压发动机研制，推进技术，Vol．19，No．2，1998．4
31．张克勋，冲压推进技术评论，推进技术，No．6，1990．6
32．邱新宇、宫本泉、刘少波，整体式液体冲压发动机漩流燃烧室试验研究，推进技术，No．2，1992．4
33．陈延辉，直连式喷气发动机试车台试验件进气的联接方式及有关问题，推进技术，Vol．18，No．4，1997．8
34．王颐，L型控制发动机两种推力测量方法比较，推进技术，2001．3 24(1)
35．颜雄雄、耿卫国，小发动机推力矢量的测量，推进技术，2000．6 21(2)
36. National Instruments, BridgeVIEW and LabVIEW PID Control Toolkit for G Reference Manual, 1998.7
37. Abraham Cohe, Benveniste Natan, Experimental Investigation of a Supersonic Combustion Solid Fuel Ramjet, AIAA, 1997-3237