发动机过载试验测试系统设计方法研究(4)
图1.2 存储时测量示意图
此两种方案均有一定的可行性，带线式测量设备简单、原理易懂，但也有一定的限制，如传输导线在加速过程中可能会断裂，设计系统时应考虑到这一点。而存储式测量则更加方便，它适用于高温、高过载、高压等恶劣环境和结构紧凑的情况，能够自动地完成被测信息的实时采集和存储记忆，多用于室外野外环境下进行测量。存储测试系统的主要特点是能够独立地完成动态数据采集和存储记忆。目前也已有人将弹上存储测试技术成功地应用于空气炮内弹道环境参数的测量，该方法是将空气炮的被测试样装载一套可计算存储动态信号的系统，记录存储所要求的实验数据，之后回收，在计算机上读出系统中所记录的被测数据并进行处理 [13]。但存储式测量电路复杂，短期内不好完成设计，而带线式测量较易实现，考虑到试验环境及实验目的，以及现有实验设备，现采取第一种方案进行测量。
本文主要是通过老师的指导，相关文献资料的查询来完成两方面内容：一是测试台架设计，包括对气源、炮管长度、发动机、传感器具体分布及支架等的具体设计情况。二是完成对测试系统的设计，主要包括对传感器、IEPE传感器信号调理器、应变仪、数据采集卡等仪器的设计选型及对部分电路的设计。
2 发动机过载试验测试系统总体设计
本文采用空气炮装置来实现加速度的测量。传统意义上的空气炮由发射管、高压气室、气罐和进气管组成，它能发射各种形状的弹丸，弹丸的质量、尺寸和材料也都有宽广的适应范围。下图图2.1是中北大学动态测试技术重点实验室建成的口径为100mm的空气炮装置[14]。
图2.1 空气炮装置示意图
本设计的目的是实现对实验过程中加速度及压力值的测量，以此来检测在此加速度条件下发动机推进剂结构性能的变化，所以在完成试验装置的设计后，还要进行对测试系统的设计。本文主要研究测试系统的硬件设计，对测试系统的软件设计不作过多介绍。本文经查阅大量文献决定采用的测试系统主要由传感器、应变仪、信号调理器、数据采集卡及工业计算机等组成，主要采集试验装置中辅助区、测量段、减速段、炮管尾部的压力值及测量段的加速度值。
3 测试台架设计
3.1 测试台架总体设计方案
本试验测试台架的主体部分由试验台、压缩机、储气罐、进气管、电磁阀、炮管、发动机组成。其中炮管可分为四段：辅助区、测量段、减速段及炮管尾部。储气罐一端与压缩机相连，一端伸出进气管，进气管可分为两支，一支为测量段提供高压，一支伸到辅助区。测试台架示意图如图3.1所示：
图3.1 测试台架示意图
1-IEPE加速度传感器，2-压力传感器，3-航空插头。有关于电磁阀、
安全阀的控制将于下文详细说明。
本测试台架的具体实验过程为：首先由空压机为储气罐提供一定的气体，使储气罐内的气压值达到某一特定的值。其次通过控制仪上的按钮控制高压区进气管电磁阀的打开，由于高压区的炮管壁有多个进气孔，可以使发动机的周围充满高压气体；之后通过控制仪上的按钮控制辅助区进气管电磁阀的打开，同时计算机采集系统开始运行，发动机经过辅助区气体的气体作用向前运行，经过高压区时受到高压气体的作用产生所设定的加速度值，在测量段加速运行，之后发动机通过减速段的泄压孔后开始减速前行最后停在炮管尾段。为了防止试验发动机在炮管尾部发生撞击事件，需在炮管尾段分别安装安全阀及压力传感器，设计相关的电路，使炮管尾部的压力值超过某一设定值时（此设定值可调，经过标定及多次测试后可确定该测定值），安全阀打开，气体跑出。