¿Qué es Prueba de cohete?

Varias pruebas para verificar el rendimiento y la calidad del cohete, incluida la prueba en tierra y la prueba de vuelo (ver prueba de aeronave). El diseño del cohete depende en gran medida de la prueba, y se requiere una gran cantidad de pruebas para proporcionar la base para el diseño (ver diseño de aeronaves). Las pruebas modernas de cohetes se desarrollan sobre la base de las pruebas de aeronaves.

Hereda los procedimientos y métodos de prueba segmentados de las pruebas de aeronaves, desde las piezas, componentes y subsistemas hasta el sistema completo, desde las pruebas en tierra hasta las pruebas en vuelo; también hereda las pruebas de aeronaves. Prueba tecnología, como prueba de túnel de viento, prueba de fuerza, prueba ambiental, vehículo de prueba en tierra y prueba de vuelo.

Las pruebas iniciales de los cohetes fueron muy simples, principalmente pruebas de lanzamiento. Después de que el cohete se desarrolló gradualmente de un solo sistema a un sistema complejo compuesto por múltiples sistemas, los diseñadores no se dieron cuenta de inmediato de la necesidad de fortalecer las pruebas en tierra debido a la existencia de múltiples subsistemas, y casi consideraron cada prueba de vuelo como una prueba de todo el sistema. La prueba también se utiliza como prueba de subsistema y la prueba falla con frecuencia.

El cohete alemán V-2 tuvo éxito después de muchos fracasos, y luego falló 36 veces seguidas.Además de los problemas de diseño, la razón principal fue la insuficiencia de las pruebas en tierra. Los cohetes generalmente se usan una vez, y los costos de las pruebas son enormes, y las personas no pueden observar directamente la prueba en el cohete.

Solo pueden usar telemetría limitada y datos de prueba externos para analizar los resultados de la prueba y, a veces, la causa exacta de la falla no puede ser encontrado. El cohete se puede probar más a través de pruebas en tierra menos costosas y fáciles de observar, y se pueden usar más datos de prueba para mejorar el diseño, lo que puede mejorar efectivamente la tasa de éxito de las pruebas de vuelo.

Con el desarrollo de la industria aeroespacial, el poder de los cohetes aumenta, la velocidad y la distancia necesarias para volar aumentan y el entorno de trabajo de los cohetes empeora (consulte Entorno de trabajo de cohetes). La tecnología de prueba se ha desarrollado rápidamente para adaptarse a estos cambios.

Por ejemplo, las pruebas aerodinámicas han utilizado túneles de viento hipersónicos con un número de Mach superior a 20 y túneles de viento con números de Reynolds altos; las pruebas estructurales han tomado pruebas de salpicaduras de líquido y pruebas de características dinámicas estructurales generales como Se han desarrollado un sistema de excitación multipunto, un sistema de excitación aleatoria de un solo punto y un equipo de fotografía holográfica láser; para satisfacer las necesidades de las pruebas de plataforma inercial de alta precisión, se ha fabricado un tocadiscos de prueba con una precisión superior a la que se ha fabricado; una gran cantidad y una amplia variedad de mediciones de parámetros promueven el nacimiento de la tecnología de radiotelemetría y continúa miniaturizándose, aumentando la velocidad de transmisión y la distancia.

La programación y el procesamiento de datos en tiempo real (ver medición de prueba de vuelo de cohetes) se realizaron en la década de 1970.

Los avances en estas tecnologías han hecho que las pruebas de cohetes sean más perfectas y han promovido las pruebas de otras aeronaves, pero todavía hay muchos problemas, como los métodos económicos y fáciles de seguir de simulación de vibraciones y ruido de alta energía, y el entorno mecánico de alta energía. reentrada rápida La simulación del entorno térmico sigue siendo un problema difícil en las pruebas de cohetes. La prueba de cohetes requiere el desarrollo de muchos equipos de prueba y la construcción de las instalaciones de ingeniería necesarias, como torres de prueba de vibración de cohetes, varias cámaras de prueba a gran escala, bancos de prueba de cohetes y áreas de prueba de vuelo.

Toda la prueba del cohete se lleva a cabo de acuerdo con el programa de prueba, que estipula el estado del cohete, los procedimientos de prueba, los requisitos técnicos, el equipo, los datos técnicos, las medidas de seguridad, las normas y los métodos para la evaluación de los resultados de las pruebas, etc. Después de la prueba, se llevan a cabo el procesamiento de datos, el análisis y la identificación de resultados.

Prueba completa del cohete La pruebadespués de que el cohete se ensambla en una máquina completa. Todos los elementos de prueba de cohetes de diferentes cohetes son diferentes entre sí. Toda la prueba de cohetes de un vehículo de lanzamiento a gran escala incluye prueba de características de vibración, prueba de vehículo terrestre, prueba de transporte, prueba de carga de viento, prueba de acoplamiento y coordinación, prueba de vuelo, almacenamiento prueba y prueba ambiental. La prueba de confiabilidad se ejecuta a lo largo de todo el proceso de desarrollo.

Prueba de característica de vibración: pruebapara determinar las características dinámicas de la estructura general del cohete en condiciones simuladas, incluidas las pruebas de vibración transversal, torsional y longitudinal. Los cohetes son elastómeros y encontrarán muchos problemas dinámicos complejos durante el lanzamiento y el vuelo, entre los que destacan los cohetes propulsores líquidos. Por ejemplo, el chapoteo del cuerpo del cohete parado sobre la plataforma de lanzamiento; la flexión lateral y / o la vibración acoplada a torsión causada por la interacción de la vibración elástica del cuerpo del cohete y el sistema de estabilización en vuelo; el chapoteo propulsor del cohete líquido y el cierre del cuerpo del cohete y el dispositivo de potencia Vibración acoplada longitudinalmente inducida en el sistema, también hay varias cargas dinámicas y cargas de choque. La aparición y el agravamiento de estos problemas pueden conducir a un aumento de la carga de vuelo, vuelo inestable, funcionamiento anormal del sistema de propulsión, deterioro de la precisión del control e incluso fallas de vuelo. Para resolver estos problemas desde el diseño, es necesario tener parámetros característicos dinámicos estructurales más precisos, incluida la frecuencia natural, la forma del modo, la pendiente de la forma del modo, el coeficiente de amortiguación, la masa generalizada y la función de transferencia. La estructura del cohete es muy complicada, y todavía es difícil establecer modelos matemáticos precisos y calcular con precisión estos parámetros. Deben utilizar experimentos para verificar o proporcionar directamente una base para el diseño del cohete. Las pruebas de vibración de torsión y flexión lateral que simulan el estado de vuelo son principalmente para proporcionar los parámetros característicos dinámicos del cuerpo del cohete y seleccionar la posición de instalación del girocompás para el diseño del sistema de estabilidad. La prueba de vibración lateral en estado erecto puede proporcionar una base para el cálculo de la carga dinámica y proporcionar las condiciones originales para el análisis de la orientación y la estabilidad. El propósito de la prueba de vibración longitudinal es analizar y eliminar la vibración acoplada longitudinal y proporcionar datos para el diseño de la carga de impacto. La característica de transferencia se utiliza para determinar el entorno de vibración de cada parte del cohete (ver prueba de característica de vibración del cohete).

Acoplamiento y coordinación Pruebela prueba preliminar antes del vehículo de entrevista del cohete y la prueba de vuelo, también conocida como el simulacro completo. El procedimiento de prueba es: realizar la prueba de simulación de prueba de funcionamiento y lanzamiento en la planta de ensamblaje, así como la prueba coordinada de mecánica y eléctrica; en el banco de pruebas y rango, todas las operaciones (o operación parcial), pero generalmente no encender. El propósito es verificar si el estado técnico, el rendimiento, los parámetros y los circuitos del sujeto de prueba son correctos; si el cohete está coordinado con el equipo terrestre, el portador y la carga útil y los subsistemas del cohete; si los documentos utilizados en la prueba son correctos; equipo , herramientas y uso Si la información es completa, y al mismo tiempo capacitar y evaluar a los operadores de la prueba. El estado del cohete y el equipo utilizado para la prueba es el mismo que el de la prueba de manejo o lanzamiento.

Ensayos de disparo de prueba en tierra realizados en banco de pruebas, con el fin de probar la adaptabilidad, coordinación y confiabilidad de los sistemas en condiciones de operación de motores cohete. El sistema de propulsión puede obtener la prueba más real en el vehículo de entrevista local. El vehículo se puede utilizar para determinar si el cohete puede realizar una prueba de vuelo (ver Vehículo cohete).

Prueba de vueloVarias pruebas realizadas en condiciones reales del entorno de vuelo. Durante el desarrollo del cohete, la prueba de vuelo inicial es evaluar el plan general del cohete, la coordinación de los diversos sistemas y la adaptabilidad al entorno de vuelo. La última prueba de vuelo es principalmente para identificar si el cohete cumple con el índice de diseño y determinar el estado técnico del cohete. La prueba de vuelo del cohete (misil) utiliza medición remota y medición externa como métodos de medición y observación para obtener información diversa durante el vuelo como base para mejorar el diseño y la evaluación.

La prueba de almacenamientoexplora y verifica el tiempo de almacenamiento más largo en el que el rendimiento de los cohetes y el equipo terrestre cumplen con las especificaciones de diseño bajo condiciones ambientales específicas. La prueba de almacenamiento se divide en dos tipos de pruebas: almacenamiento natural y almacenamiento acelerado.

Durante el período de almacenamiento del cohete y su equipo de tierra, los efectos a largo plazo de la temperatura, los microorganismos, el polvo y los gases corrosivos traza harán que el rendimiento de todo el cohete y su equipo cambie y provoquen fallas en casos graves. La prueba de almacenamiento natural consiste en almacenar cohetes, equipos terrestres y algunos de sus materiales, componentes e instrumentos clave en condiciones de almacenamiento reales o cercanas a las reales.

Se realizan pruebas e inspecciones regulares, algunos instrumentos se descomponen e inspeccionan, y los materiales y piezas Realizar pruebas típicas o inspecciones de sección y, si es necesario, realizar pruebas de motor, pruebas de flecha completa o pruebas de vuelo en las piezas de almacenamiento, examinar sus cambios de rendimiento después del almacenamiento y determinar las medidas que deben tomarse antes lanzamiento. La prueba de almacenamiento acelerado se basa en el mecanismo y proceso de falla, el tipo y la naturaleza de la falla, y el uso de factores más severos y causantes de fallas (como alta temperatura y alta humedad) para probar, de modo que los resultados de la prueba se puede obtener en un período de tiempo relativamente corto.

La prueba ambientalexamina la adaptabilidad de los cohetes y los equipos terrestres al medio ambiente. Los principales métodos de prueba ambiental son: Simulación de laboratorio: Establecer un laboratorio que pueda actuar sobre el cohete en un ambiente solo o en varios ambientes al mismo tiempo, y algunos también están equipados con equipos de prueba de vibraciones, sobrecargas y golpes.

Generalmente, la prueba se lleva a cabo individualmente y luego de manera integral (entorno combinado). Para aquellos entornos que no son fáciles de determinar, generalmente se selecciona una prueba cualitativa bajo una condición más severa para probar la confiabilidad del esquema de diseño.

Prueba de entorno natural: el cohete y su equipo de tierra se colocan en un entorno natural real y relativamente duro para realizar pruebas, y se llevan a cabo operaciones de lanzamiento para verificar las condiciones de trabajo de todo el sistema del cohete. Para el entorno como la vibración, los golpes, el ruido y las altas temperaturas causadas por el funcionamiento del motor, generalmente se usa una sola máquina, un subsistema y una determinada sección (como una cabina de instrumentos) para probar en una mesa vibratoria, y luego El impacto de todo el cohete en estos entornos se investiga mediante la adaptabilidad de una entrevista en tierra.

La prueba de transporteexamina la adaptabilidad del cohete a varios entornos de transporte (Figura 1), incluidos el transporte ferroviario, vial, fluvial y aéreo. El principio de la prueba es similar al de la prueba ambiental La simulación de laboratorio utiliza un dispositivo de prueba de simulación de transporte. En varias pruebas de transporte, se miden el entorno de vibración y la carga dinámica en el estado de transporte, y el cohete se prueba e inspecciona para evaluar el rendimiento de amortiguación de vibraciones del vehículo de transporte y la adaptabilidad del cohete al entorno de transporte.

Prueba de misiles:los elementos de prueba de los misiles son básicamente los mismos que los de los cohetes, pero el contenido de la prueba es más que el de las pruebas de cohetes. En la prueba de vuelo, además de los indicadores técnicos, también se prueban los indicadores tácticos.

Después de la producción en masa, se requieren inspecciones y lanzamientos aleatorios. Los misiles estratégicos también deben combinarse con dispositivos nucleares y las ojivas vuelven a entrar en la atmósfera.

Por ejemplo, el lanzamiento de misiles nucleares de China en su propio suelo el 27 de octubre de 1966 entra en esta categoría. Los misiles que atacan objetivos activos deben ser simulados y apuntados con munición real. La prueba de almacenamiento también evalúa la preparación para el combate y la capacidad de servicio del misil durante el período de almacenamiento.

El almacenamiento a largo plazo en el campo también es un elemento de prueba importante para los misiles. La prueba de transporte no solo evalúa la adaptabilidad del misil al entorno de transporte, sino que también tiene la naturaleza de una prueba funcional.

Prueba el rendimiento de transporte del sistema de armas nucleares en función de las condiciones de guerra, las carreteras de menor grado y las peores condiciones. carreteras. En la prueba ambiental, se agregaron condiciones ambientales de campo como niebla, viento fuerte, baja presión, niebla salina e incluso inmersión en agua de mar.

Además, el misil también debe probarse en el entorno nuclear y otros entornos que el enemigo pueda causar. Para satisfacer las necesidades de combate y preparación para el combate, los sistemas de misiles generalmente deben someterse a pruebas de rendimiento de uso en combate, como maniobrabilidad, capacidad de cambiar objetivos de tiro, tiempo de preparación del lanzamiento, lanzamiento nocturno y lanzamiento de niebla.

Para misiles con diferentes métodos de lanzamiento, como lanzamiento en caliente de pozo subterráneo, lanzamiento en frío, lanzamiento submarino (Figura 2), lanzamiento aéreo y lanzamiento naval, etc., además de la prueba de lanzamiento desde tierra, también es necesario realizar el especificado. lanzar la prueba por separado.