Учитывая, что большая часть работы химической ракеты происходит на разных высотах / давлениях, чем на уровне земли, как проводятся наземные испытания горячего огня для сбора полезной информации об эффективности, тяге и т. д.?
Я предполагаю, что есть некий процесс «регулировки» тяги, чтобы убедиться, что вектор указывает в определенном направлении, как велосипедное колесо. Как это подтверждается? Кроме того... как получить информацию из потока горячих выхлопов температурой в несколько тысяч градусов?
Может быть, мои предположения слишком неверны. Просто любопытно, каковы некоторые из реальных инженерных процессов.
Сразу скажу, я не спец. Но на первую часть вашего вопроса кажется относительно простым ответить. Проще всего построить испытательные установки на разных высотах, получить данные о производительности, которые вам нужны, на каждой высоте, которую вы можете, а затем экстраполировать для любого атмосферного давления, которое вам позже потребуется.
Например, у ISRO есть высотный испытательный полигон в Махендрагири, Индия (1654 м / 5427 футов), JAXA может моделировать атмосферные условия на высоте около 30 км на своем высотном испытательном полигоне для ракетных двигателей , SpaceX арендует стартовую площадку в Лас-Крусес, Нью-Мексико (4000 футов / 1219 м), DLR имеет испытательный центр моделирования высоты в Лампольдсхаузене и так далее.
Сама тяга обычно измеряется тензодатчиками , которые имеют несколько тензодатчиков , ориентированных под разными углами (обычно их четыре, по два с каждой стороны, ориентированных перпендикулярно друг другу) и преобразуют поступающие от них деформации (деформацию/нагрузку) в электрический сигнал. Размещение нескольких тензодатчиков для измерения силовых нагрузок на жесткой раме ракетного двигателя, на которой он установлен во время испытательного пуска, должно быть достаточным для измерения вектора тяги, поскольку вы можете измерить силы, которым подвергается каждая сторона рамы.
Сам выхлопной шлейф обычно измеряется несколькими инфракрасными камерами, которые фиксируют его тепловую сигнатуру под разными углами в режиме реального времени. Все эти данные будут объединены с данными различных датчиков, встроенных в сам ракетный двигатель, таких как, например, измерение давления топлива в его форсунках (скорость впрыска) и так далее.
Центр исследования движения космических кораблей НАСА (B-2) — единственный в мире объект, способный проводить полномасштабные испытания ракет-носителей разгонного блока и ракетных двигателей в моделируемых высокогорных условиях.
Существует также испытательный стенд A3 в Космическом центре Стенниса НАСА, который способен проводить испытания двигателей продолжительностью полета (до 550 секунд) или (с модификациями) ступеней на моделируемой высоте 100 000 футов.
Воздействие внешнего давления на ракетный двигатель заключается в противодавлении на выходной плоскости сопла. Камера сгорания хорошо изолирована от нее звуковым потоком в горловине сопла. Высотные двигатели имеют большие сопла, которые расширяют газ до давления ниже приземной атмосферы. Неплохим приближением является установка сопла меньшего размера на двигатели, которые будут работать на больших высотах, и их испытания при атмосферном давлении. Затем можно смоделировать влияние на производительность.
Филлис Диллер
Марк Адлер
Марк Адлер
Энтони Х
Марк Адлер