液体火箭发动机羽焰光谱采集系统研究与应用

发布时间：2017-08-29 18:16

  本文关键词：液体火箭发动机羽焰光谱采集系统研究与应用

  更多相关文章： 羽焰光谱采集 液体火箭发动机 故障诊断 地面试验

【摘要】：在我国航天技术领域,羽焰光谱检测技术作为新型传感器技术,已逐步在液体火箭发动机地面试验健康监控中得到使用。羽焰光谱检测技术是一种先进而有效的非接触型检测手段,整个检测过程不需要接触火箭发动机任何部件而获得有效的发动机试验数据,对发动机试验故障诊断有着重要意义。液体火箭发动机在发生异常燃烧时,发动机部件发生磨损烧蚀,构成发动机部件的金属元素会伴随着点火过程,进入发动机羽焰中产生特征谱线。本课题通过研究原子辐射理论及大量试验数据表明,发动机烧蚀产生的金属元素特征谱强度与金属元素浓度相关,而发动机烧蚀程度决定了进入羽焰的金属浓度,因此可以通过监测发动机羽焰光谱判断发动机的工作状态。课题中结合液体火箭发动机故障的羽焰原子光谱仿真结果,通过采集系统硬件设计、集成,实现了目标光谱的对准和数据的采集、传输；通过自行开发的软件,实现了金属元素特征谱识别。该系统经过标定后进行了验证实验和发动机地面点火搭载试验,验证了系统的可行性、可靠性。应用本课题设计开发的羽焰光谱采集系统,通过搭载液体火箭发动机点火试验,获取光谱数据,检测出相关金属元素的特征谱,得到金属特征谱和液体火箭发动机主要部件磨损之间的关系,为发动机试验的故障检测与诊断提供新的方法和可靠客观数据。
【关键词】：羽焰光谱采集 液体火箭发动机 故障诊断 地面试验
【学位授予单位】：中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V434
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景与意义9
• 1.2 本文研究的问题的研究进展9-11
• 1.3 本文主要研究内容11-13
• 第二章 液体火箭发动机羽焰常见金属仿真谱13-33
• 2.1 液体火箭发动机羽焰特性13-14
• 2.2 液体火箭发动机羽焰常见金属仿真谱14-31
• 2.2.1 金属发射光谱分析的理论基础14-23
• 2.2.2 金属元素单个原子谱线计算23-26
• 2.2.3 羽焰金属元素仿真谱26-31
• 2.3 本章小结31-33
• 第三章 液体火箭发动机羽焰采集系统实现与验证33-55
• 3.1 液体火箭发动机羽焰光谱采集系统结构33-38
• 3.1.1 采集系统总体结构介绍33-34
• 3.1.2 液体火箭发动机羽焰光谱采集系统性能要求34-38
• 3.2 羽焰采集系统硬件集成38-44
• 3.2.1 前置光学系统38-40
• 3.2.2 光谱仪40-43
• 3.2.3 网络和计算机控制系统43-44
• 3.3 羽焰采集系统数据分析软件设计与实现44-47
• 3.3.1 数据分析软件原理44
• 3.3.2 数据分析软件实现44-47
• 3.4 羽焰光谱采集系统标定与校准测试47-51
• 3.4.1 测试目标47
• 3.4.2 测试环境及过程47-48
• 3.4.3 测试结果48-51
• 3.5 羽焰光谱采集系统验证实验51-54
• 3.5.1 汽油喷灯模拟实验51
• 3.5.2 电焊模拟实验51-52
• 3.5.3 气氧/煤油模拟实验52-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第四章 液体火箭发动机羽焰光谱采集系统地面搭载试验55-69
• 4.1 地面搭载试验流程55-56
• 4.1.1 采集系统现场布局55
• 4.1.2 地面试车搭载试验步骤55-56
• 4.2 羽焰采集系统适应性调整56-57
• 4.2.1 预研阶段56
• 4.2.2 试样阶段56-57
• 4.2.3 正样阶段57
• 4.3 数据分析方法简介57-58
• 4.3.1 元素分析58
• 4.3.2 发动机工况分析58
• 4.4 试验数据分析58-66
• 4.4.1 20130408 搭载试验数据分析58-61
• 4.4.2 20130505 搭载试验数据分析61-64
• 4.4.3 20130519、20130522二次搭载试验数据分析64-66
• 4.5 本章小结66-69
• 第五章 结论及展望69-71
• 5.1 结论69
• 5.2 展望69-71
• 参考文献71-73
• 致谢73-75
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果75

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本文编号：754726