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CN109974847A - 运载火箭发射喷流噪声检测方法 - Google Patents

运载火箭发射喷流噪声检测方法 Download PDF

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Abstract

运载火箭发射喷流噪声检测方法，通过在运载火箭待检测部位安装喷流噪声测试阵列，通过阵列上的噪声传感器通过近场的方式检测运载火箭发射喷流噪声。本发明用于测量火箭系统、发射系统近场位置的发射动态噪声规律。此近场检测方法基于噪声场预估结果，对噪声场特征区域进行充分识别，并对特征区域布置相应的组合阵列，并在阵列区域内安装声压或声强传感器，从而完成对运载火箭发射喷流噪声的检测。

Description

运载火箭发射喷流噪声检测方法
技术领域
本发明涉及一种运载火箭发射喷流噪声检测方法。
背景技术
运载火箭发射喷流噪声影响火箭发射安全性以及火箭系统、发射系统的综合性能，需要综合各种方法检测运载火箭发射喷流噪声。已有发明提出了一种利用远场噪声测试阵列检测运载火箭发射喷流噪声的方法，该测试方法的声源分辨率有限，无法精确获取特定位置处的噪声强度，同时测量精度在很大程度上依赖于声波在空气介质中传播特性，易产生畸变与失真，不能精确指导运载火箭的噪声防护设计。
发明内容
本发明的技术解决问题是：提出一种运载火箭发射噪声的近场检测方法，既能检测发射过程运载火箭箭体动态噪声规律，也能检测发射系统动态噪声规律，还可以用于定位主要声源位置与评估喷水降噪效果。
本发明的技术解决方案是：运载火箭发射喷流噪声检测方法，通过在运载火箭待检测部位安装喷流噪声测试阵列，通过阵列上的噪声传感器通过近场的方式检测运载火箭发射喷流噪声。
优选的，所述的待检测部位包括箭体和或发射系统。
优选的，还包括发射场坪高空区域，该区域以箭体为中心，且位于燃气冲击范围之外，高度高于箭体；在该区域内设置多组直线阵列，每组直线阵列上的噪声传感器不少于6个。
优选的，箭体上安装的喷流噪声测试阵列包括箭体沿高度方向设置的轴向直线阵列和或箭体整流罩沿环向设置的环形阵列。
优选的，所述的轴向直线阵列上的传感器敏感头在同一直线上，并与箭体轴线平行。
优选的，所述的轴向直线阵列沿箭体周向布置至少4组，每组噪声传感器的数量不少于6个。
优选的，所述的环形阵列的传感器敏感头处于同一分度圆上，圆面与箭体轴线垂直。
优选的，所述的环形阵列沿箭体轴向布置至少2组，每组噪声传感器的数量不少于4个。
优选的，所述的箭体上安装的喷流噪声测试阵列布于箭体表面，或者布于箭体外。
优选的，所述的喷流噪声测试阵列布于箭体外时，离箭体的径向间隙不小于0.25倍的喷口直径。
优选的，所述的发射系统上安装的喷流噪声测试阵列包括发射系统脐带塔或勤务塔沿高度方向上布置的直线阵列或矩阵阵列，和或发射平台外围喷水喷嘴位置布置的阵列。
优选的，当发射平台外围喷水喷嘴位置布置的阵列时，还包括发射平台周向布置的阵列。
优选的，所述的发射平台周向布置的阵列至少包括发射平台一边上布置直线阵列，优选为发射平互相平行的两边均布置直线阵列，更优选为发射平台四边均布置直线阵列。
优选的，发射平台周向布置的阵列上的传感器敏感头应沿发射平台中心对称分布，并与发射平台上表面平行。
优选的，脐带塔或勤务塔沿高度方向上布置的直线阵列或矩阵阵列布置与塔表面上，或者塔外。
优选的，塔外安装的噪声测试阵列离塔体的径向间隙不小于0.25倍的喷口直径。
优选的，脐带塔或勤务塔沿高度方向上布置的直线阵列或矩阵阵列上的噪声传感器的敏感头在同一平面上，并与箭体轴线平行且敏感头朝向箭体。
本发明与现有技术相比有益效果为：
受限于已有发明提出的远场噪声测试方法的分辨率有限，无法精确获取特定位置处的噪声强度，此外测量精度在很大程度上依赖于声波在空气介质中传播特性，易产生畸变与失真，不能精确指导运载火箭的噪声防护设计，本发明提出一种发射噪声的近场检测方法，用于测量火箭系统、发射系统近场位置的发射动态噪声规律。此近场检测方法基于噪声场预估结果，对噪声场特征区域进行充分识别，并对特征区域布置相应的组合阵列，并在阵列区域内安装声压或声强传感器，从而完成对运载火箭特定区域内的发射喷流噪声的检测，为运载火箭关键部位提供噪声防护指导。
附图说明
图1为本发明箭体轴向噪声测试阵列示意图；
图2为本发明发射系统脐带塔噪声测试阵列示意图；
图3为本发明发射平台噪声测试阵列示意图；
图4为本发明发射场坪高空噪声测试阵列示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本发明作详细说明。
根据发射任务，开展喷流噪声场的空间分布预估工作，可通过工程经验预估、仿真计算预计与喷流试验结合的方法完成，本发明根据初步预估结果得出发射喷流噪声场分布的特征区域，为后续噪声测试阵列布置提供参考。特征区域主要可分为以下三种：1、发射平台附近近场区域；2、箭上噪声区域；3、发射场坪高空区域。
本发明主要通过在运载火箭待检测部位，安装喷流噪声测试阵列，通过阵列上的噪声传感器通过近场的方式检测运载火箭发射喷流噪声。所述的待检测部位可以从上述特征区域内进行选取。
1、发射平台附近近场强噪声直接影响区域
本发明通过在发射系统脐带塔7(或勤务塔)沿高度方向上布置多组直线阵列或矩阵阵列，用于测试噪声沿发射系统高度方向的动态变化规律，以评估发射平台噪声及导流槽噪声的反射强度；见附图2。
本发明在发射系统脐带塔外表面预留测试接口，用于安装直线阵列或者矩阵阵列。脐带塔或勤务塔沿高度方向上布置的直线阵列或矩阵阵列布置与塔表面上，或者塔外。塔外安装的噪声测试阵列离塔体的径向间隙不小于0.25倍的喷口直径。优选的，脐带塔或勤务塔沿高度方向上布置的直线阵列或矩阵阵列上的噪声传感器8的敏感头在同一平面上，并与箭体轴线平行且敏感头朝向箭体。
本发明也可以通过增加或者单独在发射平台周向或平台外围喷水喷嘴9位置水平向矩形或组合线阵列11，用于测试噪声沿发射平台环向的动态变化规律，以评估发射噪声的指向性，见附图3。
发射平台6周向布置的阵列10至少包括发射平台一边上布置直线阵列，优选为发射平互相平行的两边均布置直线阵列，更优选为发射平台四边均布置直线阵列。发射平台周向布置的阵列上的传感器敏感头应沿发射平台中心对称分布，并与发射平台上表面平行。
2、箭上噪声传播影响区域
箭体上安装的喷流噪声测试阵列包括箭体沿高度方向设置的轴向直线阵列和或箭体整流罩沿环向设置的环形阵列。
其中：
箭体1沿高度方向设置多组轴向直线阵列2(每组轴向直线阵列上噪声传感器3的数量不少于6个，可沿周向布置4组或更多)，用于测试噪声沿箭体高度方向的动态变化规律，以评估发射平台噪声及导流槽噪声的反射强度，见附图1；轴向直线阵列上的传感器敏感头在同一直线上，并与箭体轴线平行。
箭体整流罩沿环向设置多组环形阵列(每组环形阵列上的噪声传感器5不少于4个，可沿轴向布置2组或更多)，用于测试整流罩喷流噪声的环向动态变化规律，以评估发射噪声的指向性，见附图1；环形阵列的传感器敏感头处于同一分度圆上，圆面与箭体轴线垂直。图中4为噪声环向测试阵列架。
箭体喷流噪声测试组合阵列可布于箭体表面，也可布于箭体外。当喷流噪声测试阵列布于箭体外时，离箭体的径向间隙最优不小于0.25倍的喷口直径。
3、发射场坪高空噪声传播影响区域
本发明可以通过辅助在发射场坪高空区域设置多组直线阵列，以提高噪声监测的准确度。发射场坪高空区域以箭体为中心，且位于燃气冲击范围之外，高度高于箭体；在该区域内设置多组直线阵列12，每组直线阵列上的噪声传感器不少于6个，可沿周向布置4组或更多，见附图4。
本发明最优方案应该对所有的测试传感器进行防护，对测试线缆采取防水、防烧蚀措施，确保所有传感器在整个发射过程中均可以一直采集数据。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (17)

1.运载火箭发射喷流噪声检测方法，其特征在于：通过在运载火箭待检测部位安装喷流噪声测试阵列，通过阵列上的噪声传感器通过近场的方式检测运载火箭发射喷流噪声。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的待检测部位包括箭体和或发射系统。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：还包括发射场坪高空区域，该区域以箭体为中心，且位于燃气冲击范围之外，高度高于箭体；在该区域内设置多组直线阵列，每组直线阵列上的噪声传感器不少于6个。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：箭体上安装的喷流噪声测试阵列包括箭体沿高度方向设置的轴向直线阵列和或箭体整流罩沿环向设置的环形阵列。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的轴向直线阵列上的传感器敏感头在同一直线上，并与箭体轴线平行。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的轴向直线阵列沿箭体周向布置至少4组，每组噪声传感器的数量不少于6个。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的环形阵列的传感器敏感头处于同一分度圆上，圆面与箭体轴线垂直。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的环形阵列沿箭体轴向布置至少2组，每组噪声传感器的数量不少于4个。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的箭体上安装的喷流噪声测试阵列布于箭体表面，或者布于箭体外。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的喷流噪声测试阵列布于箭体外时，离箭体的径向间隙不小于0.25倍的喷口直径。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的发射系统上安装的喷流噪声测试阵列包括发射系统脐带塔或勤务塔沿高度方向上布置的直线阵列或矩阵阵列，和或发射平台外围喷水喷嘴位置布置的阵列。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：当发射平台外围喷水喷嘴位置布置的阵列时，还包括发射平台周向布置的阵列。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：所述的发射平台周向布置的阵列至少包括发射平台一边上布置直线阵列，优选为发射平互相平行的两边均布置直线阵列，更优选为发射平台四边均布置直线阵列。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：发射平台周向布置的阵列上的传感器敏感头应沿发射平台中心对称分布，并与发射平台上表面平行。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：脐带塔或勤务塔沿高度方向上布置的直线阵列或矩阵阵列布置与塔表面上，或者塔外。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：塔外安装的噪声测试阵列离塔体的径向间隙不小于0.25倍的喷口直径。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：脐带塔或勤务塔沿高度方向上布置的直线阵列或矩阵阵列上的噪声传感器的敏感头在同一平面上，并与箭体轴线平行且敏感头朝向箭体。
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