【航天工业行业标准(QJ)】 固体火箭发动机试验架设计制造验收通用要求

中国航天工业总公司航天工业行业标准QJ 1118A-95
固体火箭发动机试验架
设计制造验收通用要求
1995-05-31发布
中国航天工业总公司
1995-12-01实施
1范围
中国航天工业总公司航天工业行业标准固体火箭发动机试验架
设计制造验收通用要求
1.1主题内容
QJ1118A-95
代替QJ1118-87
本标准规定了固体火箭发动机试验架（以下简称试验架）设计、制造验收、性能试验和维护使用等通用要求。
1.2适用范围
本标准适用于固体火箭发动机（以下简称发动机）静止试验用的各类试验架，1.3分类
试验架按用途一般分为以下四种，1.3.1结构试验架
适用于发动机方案阶段，用来验证发动机结构方案的可行性。结构试验架要求通用性好、结构简单、坚固耐用、操作简便，通常采用滚动元件试验架，1.3.2性能试验架
适用于发动机工程研制【包括初样、试样、正样（卫星用））阶段、定型阶段的试验，用来获得可靠的性能数据。一般与发动机配套设计，推力测量要求高。通常采用带原位校准装置的弹性元件试验架。1.3.3旋转试验架下载标准就来标准下载网
能给发动机提供旋转支撑，使发动机按要求的转速旋转，并保证在旋转过程中测量系统能连续测量压强、推力、转速和温度等参数的试验架。1.3.4多分力试验架
用于测量发动机多个方向的力和力矩，并由此获得发动机推力向量控制装置产生的姿态控制力和发动机所产生的推力偏心值的试验架，分力数为3～6个。2引用文件
GB1184形状和位置公差未注公差的规定GJB2365固体火箭发动机静止试验测试方法中国航天工业总公司1995-05-31批准1995-12-01实施
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QJ28压力传感器静态精度计算方法QJ2483固体火箭发动机静止试验动态参数数据处理方法QJ2613固体火箭发动机旋转试验方法3定义
本章无条文，
4一般要求
4.1试验架设计应满足设计任务书的要求，设计任务书一般应包括以下主要内容：a.任务来源及用途；
b.试验类型；
c.发动机设计图样或有关尺寸；d.发动机有关参数；
e.试验架安装使用场所及安装连接要求；f.推力测量不确定度要求，
4.2试验架应满足以下功能要求：a.定架与试验台的连接必须牢固、可靠；b.使发动机可靠地定位和固定；c.给发动机提供满足推力测量要求的运动自由度，并可靠地限制不需要的运动自由度；
d。能传递发动机产生的推力值，使其满足测量要求，4.3为确保发动机、试验台、试验架和工作人员的安全，试验架应满足以下要求：a。发动机在试验台内的位置和高度，应能防止火焰烧坏台体和试验设备；b.具有安全限位装置；
c.大型发动机试验架的部件应有吊装附件或留有吊装位置；d.允许发动机工作时自由伸胀，不允许发动机因膨胀产生不良的附加变形和应力集中;
e.大型发动机试验架应采取热防护措施，防止高温排气、回火对试验架的热辐射影响，并能防护反向火焰和抛出物。4.4试验架设计应满足以下强度要求：a.试验架强度安全系数应大于3.0；b.试验架稳定性安全系数应大于3.0；c.严格控制试验架结构变形量；d.对试验架薄弱部分应进行强度分析，2
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4.5提高轴向受力件（测力组件、推力架等）的刚度，降低动架及推力架的结构质量，使试验架具有良好的动态性能。4.6试验架的材料选用应满足以下要求：a.所有材料应符合有关标准要求．关键件、重要件材料应复验合格；b.结构件推荐选用可焊性好、冲击韧性好的结构钢；c.关键件、重要件，如挠性件和板簧等应选用抗疲劳性好、强度高的弹簧钢；d.球头和滚动元件应选用高碳钢或轴承钢等材料；e.传感器连接件选用优质合金结构钢。4.7试验架还应满足以下设计要求：a配备必要的专用安装工具与装备；b.应进行多方案设计比较，从中选出最佳方案c.简化试验架维护保养的复杂性，并减少工作量；d.全面贯彻有关的现行标准，提高其标准化、系列化和通用化水平；e.应满足人机工程学要求，操作位置应与人体尺寸和出力相协调；f.在满足性能要求的基础上，使工艺合理、成本最低，5详细要求
5.1设计要求
5.1.1结构试验架
5.1.1.1安全系数高、通用性好、轴向运动灵活、抗侧向力能力强。5.1.1.2滚动元件及与其接触的动架和定架上接触而硬度为HRC40～55、表面粗糙度Ra的最大允许值为1.6~0.4um。
5.1.1.3发动机和测力组件的同轴度应高于GB1184规定的10级，发动机轴线与承力钢板的垂直度应高于GB1184规定的10级。5.1.1.4测力组件与承力钢板间，采用球面接头或挠性连接方式，球面接头硬度大于HRC45.
5.1.1.5应具有导向限位机构，导向轮与动架的间隙为0.21.0mm，在有喷管摆动情况下，应消除间隙，轻微接触，5.1.1.6安全限位装置与动架间的间隙，应为试验架额定总变形量的四倍。5.1.1.7一般应具有对试验架施加预紧力的装置，预紧力通常在额定推力的10%以内，
5.1.2性能试验架
5.1.2.1试验架轴向静态精度高于或等于0.2%，分辨率高于或等于0.05%FScal5.1.2.2发动机轴线、原位校准装置轴线和测力组件轴线三者的同轴度高于8级，发3
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动机轴线与承力钢板的垂直度高于8级，5.1.2.3当性能试验架用于高空模拟试验时，应协调好试验架与高空模拟试验装置的尺寸关系。
5.1.2.4在总体布局上应保证试验架校准时的受力变形状态与试验时的受力变形状态一致。
5.1.2.5设计时应全面考虑发动机、试验架安装对准方法，在有关部位设置精密的光学或机械测量基准，以保证安装对准精度，5.1.2.6试验架的设计应能保证所有连接适当预紧，可靠锁紧，在最大推力及振动冲击作用下，不会产生松动。
5.1.3旋转试验架
5.1.3.1普通旋转试验架
试验架应转动平稳和推力传递无间隙，5.1.3.2性能旋转试验架
5.1.3.2.1试验架轴向静态精度高于或等于0.5%，分辨率高于或等于0.1%FScal5.1.3.2.2传动装置应能保证发动机在规定的转速下转动，转速变化满足设计要求，5.1.3.2.3试验架设计时应满足动平衡要求，5.1.3.2.4发动机－动架组合体与传动装置必须采用柔性连接，充许该组合体能沿推力方向自由移动，必要时可将传动装置放在动架上。5.1.3.2.5传动装置应保证发动机在旋转时不产生前进或后退运动.5.1.3.2.6在推力架与测力组件之间应采用推力球轴承连接，5.1.3.2.7试验架应有防扭、防弯装置，5.1，3.2.8试验架转动轴与发动机、测力组件和集流环的同轴度应满足要求，5.1.3.2.9集流环的要求见QJ2613中4.2条的规定，5.1.4多分力试验架
5.1.4.1试验架轴向静态精度应高于或等于0.3%，分辨率高于或等于0.05%FScl；侧向精度高于或等于3.0%，分辨率高于或等于0.3%FScal5.1.4.2根据发动机试验目的，适当选择试验姿态及测基分力数。5.1.4.3配置测力组件，可靠地限制六个自由度，在进行总体布局和确定坐标系时，应使六分力计算式最简单，
5.1.4.4采用整体式或组装整体式动架。5.1.4.5轴向和侧向均应有原位校准装置，其精度应满足5.1.5.5条的规定，5.1.4.6测力组件（轴向和侧向）中一般来用万向挠性件，必要时可附加机械或电磁阻尼器。
5.1.4.7选用的传感器应尺寸小、质量轻、轴向刚度大、抗剪能力强，其性能要求应4
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符合GJB2365方法101中3.2.1条的规定.5.1.4.8设计中应统一考虑安装对准方法，预留安装对准的测量基准，并使轴向对侧向的垂直度高于6级。
5.1.5主要零、部件
5.1.5.1定架应满足以下设计要求：a.定架与试验台的连接应牢固、可靠；b.定架结构刚度比测力组件轴向刚度大10倍以上；c。定架上的连接、调节装置应变形小，消除间隙，可靠锁紧。5.1.5.2动架应满足以下设计要求：a。合理选择连接定位面；
b.动架的设计应满足发动机轴线、测力组件和原位校准装置的同轴度指标要求；c.结构刚度比测力组件刚度大5倍以上；d。在满足刚度要求的前提下，尽量减轻结构质量。5.1.5.3推力架应满足以下设计要求：a.大型发动机一般采用锥形推力架；小型发动机来用锥形推力架，也可采用直简推力架；
b.推力架两端的径向定位面同轴度高于7级；c.结构刚度大、质量轻，轴向变形一般小于0.1mm，5.1.5.4测力组件中的传感器、挠性件（或球形接头）及连接件应分别满足以下设计要求：
8.性能试验架和结构试验架的传感器选用要求，应分别见GJB2365方法101和102中3.2.1条的规定；
b.一般选用万向挠性件，并应满足系列规定：1，3，5，10，20，30，50，80，100，150，200，300，400，500，750，1000kN；c.当要求试验架具有高频响应时，通常采用刚性连接，或按3～5倍设计载荷选用挠性件。挠性件侧向刚度与配置传感器的侧向刚度之比小于0.1；d.连接件的同轴度与垂直度高于7级，螺纹精度高于6h级；e.测力组件的连接必须消除间隙，可靠锁紧。5.1.5.5原位校准装置应满足以下设计要求：a.原位校准装置的精度，应高于试验架精度的3～5倍，通常应高于0.05%；b。标准传感器的精度应高于原位校准装置精度的2～3倍：c.校准力源稳定度高于0.03%FScabd.在总体布局上进行合理安排，使标准力传感器的安装位置近推力架的校准力承力面；
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e.标准传感器的选择要求，按GJB2365方法101中3.3.3条的规定；f.可采用机械式或液压式校准力源，30kN以上的力源一般采用液压式。校准时，应能分档平稳加载，具体要求见GJB2365方法101中3.3.5条的规定；g。原位校准装置的安装与拆卸应不影响试验架的工作状态。5.1.5.6动架和定架间的连接件（弹性件和滚动件）应满足以下要求：a.弹性件应保证其弹性阻力小于受试发动机额定推力的0.3%，并具有足够的横向刚度和转动刚度；
b.适当选择弹性元件的类型及结构尺寸，使其工作点的弹性阻力最小或弹性阻力变化量最小；
c.弹性件刚性段的横向刚度，应大于其弹性工作段横向刚度的100倍；d.增大滚动件直径、减小滚动摩擦系数、减轻动架质量，使摩擦阻力小于受试发动机额定推力的1.0%；
e.应校核滚动元件的接触强度，保证最大接触应力小于允许接触应力；f.滚动元件的滚动距离应满足安装的需要，5.1.5.7安全限位装置应满足以下设计要求：a.安全限位装置与动架间的间隙要求，见5.1.1.6条的规定：b.强度安全系数一般大于5
c.安全限位装置的安装、拆卸应不影响试验架的工作状态，5.2制造验收要求
5.2.1文件的验收
试验架交付时应有产品证明书，零、部件应有产品合格证，5.2.2备、附件验收
按产品配套表检查需配备的备件、附件及专用工具是否齐全，数量是否符合要求，5.2.3外观质量验收
试验架的外观质量验收应符合以下要求a.结构件非加工表面的涂漆层不允许有起泡、斑点、龟裂、漏涂等缺陷，涂色应符合设计要求；
b.加工表面粗糙度符合设计要求，关键零、部件表面按设计要求进行了防腐处理；c.试验架不允许有外露的尖角、锐边、毛刺和多余物；d.滚动件、导轨、板贫、安装基准面和螺纹孔应涂有防锈油，5.2.4质量验收
试验架的加工质量应满足以下要求：a.试验架上的所有配合面、密封面和螺纹均不允许划伤、碰伤；b.组装后，活动部件应运转灵活，无卡死或过紧现象；6
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c.有动密封要求的部件，在规定的使用条件下应运转灵活，不允许有渗漏现象；d.有定位要求的零、部件，安装时应满足配合精度要求；e.试验架总装状态应符合设计总图技术要求5.2.5试验验收
对需要由承制厂作承力试验或其它试验的零、部件，应按以下要求进行验收：a.检查试验条件是否符合设计要求；b.检查是否有试验记录和书面合格结论；c。检查试验后的状态是否满足技术条件要求，5.3性能试验与评定方法
通常，只对性能试验架进行设计符合性试验和评定，当推力测试要求不高，并用结构试验架进行性能试验时，也应对试验架进行性能试验和评定，5.3.1性能试验要求
按以下要求进行性能试验：
a。新加工或更换重要零、部件的试验架，在投人使用前，均需进行静态和动态性能试验及评定，合格后方可使用；b.对长期闲置不用的试验架，一般只进行静态性能试验；c.通常，每次大型发动机性能试验前，应对试验架进行静态性能调试，满足要求后，方可进行正式试验；
d.试验架的静态和动态试验，应在使用单位的试验现场进行，尽可能使试验的环境条件与正式试验时致。
5.3.2静态性能试验与评定
试验架的静态性能包括：试验架的综合精度、非线性、滞后性、重复性和分辨率，静态性能试验一般应进行3次以上，5.3.2.1精度试验要求如下：
a.按照发动机试验安装工艺要求，用发动机或模拟发动机进行试验架的安装，使试验状态与发动机点火试验状态一致；b.鉴定测试系统（包括传感器）的综合精度，应高于试验架精度的3～5倍：c.利用原位校准装置，对试验架进行静态加载试验，具体方法按GJB2365中方法101的4.2.2.2条的规定；
d。按QJ28中规定的方法，计算出试验架的静态精度，同时计算出非线性、滞后性、重复性误差，
5.3.2.2分辨力试验要求如下：
a。试验架的安装要求见5.3.2.1的a条；b.利用原位校准装置缓慢连续加载，密切观察记录仪表变化，当有信号输出时，即7
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停止加载，此时的加载值即为试验架的分辨力。5.3.2.3静态性能的评定：对照试验架理论设计指标，比较试验值是否满足要求，如不满足，则应检查原因，进行改进，并重新进行静态试验，直到试验架的静态性能满足要求为止。
5.3.3动态性能试验与评定
试验架与发动机组成一个动态系统，其动态性能包括固有频率和阻尼比。一般应做发动机点火前和点火后两种模拟质量状态下的动态性能试验，5.3.3.1试验架的安装要求见5.3.2.1中的a条。5.3.3.2测量记录仪表一般采用示波器或磁带机记录器。5.3.3.3动态性能试验的激励系统、加载、卸载方法按QJ2483中5.2.2条的规定，记录系统按QJ2483中5.2.3条的规定，试验时，由记录系统记录动态性能曲线。5.3.3.4计算试验架动态性能：首先，由试验记录曲线确定试验架在已知质量状态下的固有频率，然后，按下式计算对应频率下的阻尼比：A;）
Iin（
, = 2元
式中：一试验架的阻尼比，通常小于0.1；A，一振荡曲线上第i个波的幅值mm（或mV)；A;+2一振荡曲线上第i+2个波的幅值mm（或mV)。5.3.3.5动态性能的评定：对照试验架的理论设计指标，比较其动态性能试验结果是否满足要求。如不满足，则应检查原因，进行改进，并重新进行动态试验，直到试验架的动态性能满足要求为止。
5.4维护使用要求
5.4.1运输
试验架的运输应符合以下要求：a。验收合格的试验架，应对动架进行限位固定，并包装完好、安全、无损地运到目的地；
b。运输过程中，应避免雨雪浸淋；c.大型发动机的试验架可以拆卸后装运。5.4.2吊装
试验架应满足以下吊装要求：
a。在规定的部位起吊，并避免划伤或损伤；b.吊装位置与吊装方法、应保证吊运过程中试验架不产生滑动、倾斜和翻转等情况。
5.4.3使用
试验架的使用应符合以下要求：QJ1118A-95
a.操作人员需接受专业知识、技安知识及操作技能培训，经考核合格后才能独立进行操作；
6。应严格按照试验架使用说明书及安装工艺规程进行操作，禁止用铁器敲打或撞击，
5.4.4.维护保养要求
试验架的维护保养应符合以下要求：a.试验后，应对试验架的可拆卸零、部件进行拆卸、洗净、擦干；关键件、精密件应进行油封，然后按要求的存放条件单独存放；b。一般情况下，试验架应存放在干燥、通风的专用库房内；库房内不应堆放易燃、易爆物品和腐蚀性物质；
c.试验架按要求放置平稳，防止支撑点不均匀导致其变形；对于柔性试验架，应将动架限位后存放。
附加说明：
本标准由中国航关工业总公司七〇八所提出，本标准由中国航天工业总公司四院四○一所负责起草，本标准主要起草人：王止戈、侯向荣，9