固體火箭發(fā)動機用嵌入式微型應力傳感器的安裝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微型應力傳感器的安裝方法，具體為一種固體火箭發(fā)動機用嵌入式微型應力傳感器的安裝方法。
【背景技術】
[0002]應力是表征固體火箭發(fā)動機結構損傷狀態(tài)演化的重要參數(shù)。隨著固體火箭發(fā)動機研究的深入，需要一種方法能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測發(fā)動機藥柱內(nèi)部和界面應力的變化，實現(xiàn)發(fā)動機健康預測/診斷，進而為發(fā)動機壽命預估提供一種新的有效技術手段，提高發(fā)動機壽命預估水平和準確性。
[0003]目前，國內(nèi)已有具備嵌入能力的微型應力傳感器，但尚無此類傳感器安裝在固體火箭發(fā)動機內(nèi)部的安裝方法和操作步驟。這主要是由于固體火箭發(fā)動機的特殊性，其內(nèi)部裝有高能推進劑藥柱，如果傳感器安裝不當可能會對發(fā)動機結構的完整性產(chǎn)生一定的影響，甚至引致危險發(fā)生。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]由于用于固體火箭發(fā)動機健康監(jiān)測的嵌入式微型應力傳感器剛完成研制，處于初步應用階段，尚未有微型應力傳感器在固體火箭發(fā)動機內(nèi)部的相關安裝方法，發(fā)明人經(jīng)過理論研究和技術分析，結合固體火箭發(fā)動機的實際結構和生產(chǎn)工藝，通過建立固體火箭發(fā)動機結構的有限元模型，分析藥柱中界面應力變化情況，進而提出一種固體火箭發(fā)動機用嵌入式微型應力傳感器的安裝方法，安全準確地將嵌入式微型應力傳感器安裝在固體火箭發(fā)動機內(nèi)部進行界面應力測量，確保傳感器的安裝既不會影響火箭發(fā)動機的結構完整性，同時還能正常工作，獲得較為準確的發(fā)動機界面應力數(shù)據(jù)。
[0005]本發(fā)明的技術方案為:
[0006]所述一種固體火箭發(fā)動機用嵌入式微型應力傳感器的安裝方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0007]步驟1:根據(jù)微型應力傳感器在發(fā)動機內(nèi)的安裝位置對微型應力傳感器進行編號，并對每個微型應力傳感器零點進行檢測；
[0008]步驟2:在固體火箭發(fā)動機推進劑安裝之前，在固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面開微型應力傳感器埋入孔，微型應力傳感器埋入孔的開孔深度滿足微型應力傳感器裝入微型應力傳感器埋入孔后，微型應力傳感器表面與固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面齊平；
[0009]步驟3:對微型應力傳感器埋入孔和微型應力傳感器表面進行清潔，再將粘結劑涂在微型應力傳感器埋入孔內(nèi)及微型應力傳感器底面及外表面；將微型應力傳感器裝入微型應力傳感器埋入孔內(nèi)，使微型應力傳感器與固體火箭發(fā)動機絕熱層牢固粘接；若微型應力傳感器側面與微型應力傳感器埋入孔有空隙，采用粉末狀的固體火箭發(fā)動機絕熱層材料填充；
[0010]步驟4:在固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面開傳感器引線埋入槽，傳感器引線埋入槽將微型應力傳感器埋入孔與固體火箭發(fā)動機測壓孔連通，將傳感器引線通過傳感器引線埋入槽引至固體火箭發(fā)動機測壓孔外，且傳感器引線不高于固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面，傳感器引線與傳感器引線埋入槽之間的空隙采用粉末狀的固體火箭發(fā)動機絕熱層材料填充，并用粘接劑固定；
[0011]步驟5:在粘接劑完全固定微型應力傳感器后，對每個微型應力傳感器輸出進行檢測:在微型應力傳感器上加載直流本安電源，按壓微型應力傳感器的主動面，檢測微型應力傳感器輸出，測量輸出相對微型應力傳感器零點是否有變化，若有變化則進入步驟6，否則更換對應微型應力傳感器；
[0012]步驟6:對固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面安裝微型應力傳感器區(qū)域噴涂襯層，襯層厚度為0.Smm-1mm ;襯層噴涂結束后，再對每個微型應力傳感器輸出進行檢測:在微型應力傳感器上加載直流本安電源，按壓微型應力傳感器的主動面，檢測微型應力傳感器輸出，測量輸出相對微型應力傳感器零點是否有變化，若有變化則微型應力傳感器安裝完成，否則更換對應微型應力傳感器。
[0013]有益效果
[0014]在將嵌入式微型應力傳感器埋入固體火箭發(fā)動機內(nèi)部時，采用本安裝方法，可有效地降低因傳感器的安裝對發(fā)動機結構完整性的破壞，同時保證傳感器埋入后仍可正常工作，提高了傳感器埋入的成功率，降低了測量成本。
【附圖說明】
[0015]圖1:微型應力傳感器不意圖；
[0016]圖2:微型應力傳感器安裝位置示意圖；
[0017]其中:1、固體火箭發(fā)動機測壓孔；2、固體火箭發(fā)動機外殼體；3、固體火箭發(fā)動機絕熱層；4、微型應力傳感器埋入孔；5、傳感器引線埋入槽。
【具體實施方式】
[0018]下面結合具體實施例描述本發(fā)明:
[0019]如圖1所示，微型應力傳感器外形尺寸為直徑小于8_，厚度小于3_，本實施例的目的就是要提出一種安裝方法以應用于嵌入式微型應力傳感器在固體火箭發(fā)動機內(nèi)部的安裝過程，并降低傳感器的埋入對發(fā)動機結構及性能的影響，確保傳感器在埋入發(fā)動機內(nèi)部后可正常工作。
[0020]具體步驟為:
[0021]步驟1:由于每臺固體火箭發(fā)動機內(nèi)需要埋入多個傳感器，所以根據(jù)微型應力傳感器在發(fā)動機內(nèi)的安裝位置對微型應力傳感器進行編號，并對每個微型應力傳感器零點進行檢測。檢測傳感器零點方法:通過在傳感器上加載5V直流本安電源，采用本安型萬用表測量傳感器的輸出并記錄。
[0022]步驟2:在固體火箭發(fā)動機推進劑安裝之前，在固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面開微型應力傳感器埋入孔，微型應力傳感器埋入孔的開孔深度滿足微型應力傳感器裝入微型應力傳感器埋入孔后，微型應力傳感器表面與固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面齊平。
[0023]步驟3:對微型應力傳感器埋入孔和微型應力傳感器表面進行清潔，除去污物，再將粘結劑涂在微型應力傳感器埋入孔內(nèi)及微型應力傳感器底面及外表面；將微型應力傳感器裝入微型應力傳感器埋入孔內(nèi)，使微型應力傳感器與固體火箭發(fā)動機絕熱層牢固粘接；若微型應力傳感器側面與微型應力傳感器埋入孔有空隙，采用粉末狀的固體火箭發(fā)動機絕熱層材料填充。粘接后微型應力傳感器表面與絕熱層內(nèi)表面齊平。
[0024]粘接劑可采用502粘膠劑或環(huán)氧樹脂，在室溫情況下，采用502粘膠劑固化時間為10分鐘左右，采用環(huán)氧樹脂粘接固化時間需I小時左右
[0025]將微型應力傳感器在發(fā)動機內(nèi)部安裝在絕熱層上，可保證不破壞發(fā)動機的外殼體和推進劑藥柱，將對發(fā)動機結構完整性的影響降到最小，同時可保證在噴涂襯層后傳感器與發(fā)動機藥柱隔離，避免了長期貯存過程中因推進劑的化學腐蝕而引起的傳感器電性能不穩(wěn)定。
[0026]步驟4:在固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面開傳感器引線埋入槽，傳感器引線埋入槽將微型應力傳感器埋入孔與固體火箭發(fā)動機測壓孔連通，將傳感器引線通過傳感器引線埋入槽引至固體火箭發(fā)動機測壓孔外，且傳感器引線不高于固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面，傳感器引線與傳感器引線埋入槽之間的空隙采用粉末狀的固體火箭發(fā)動機絕熱層材料填充，并用粘接劑固定。
[0027]步驟5:為了確保傳感器安裝在發(fā)動機后仍是穩(wěn)定可靠的，在粘接劑完全固定微型應力傳感器后，對每個微型應力傳感器輸出進行檢測:在微型應力傳感器上加載5V直流本安電源，按壓微型應力傳感器的主動面，檢測微型應力傳感器輸出，測量輸出相對微型應力傳感器零點是否有變化，若有變化則進入步驟6，否則更換對應微型應力傳感器。
[0028]步驟6:對固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面安裝微型應力傳感器區(qū)域噴涂襯層，襯層厚度為0.8_-1_。發(fā)動機殼體噴涂襯層的溫度為50°C，襯層噴涂結束，恢復室溫后，再對每個微型應力傳感器輸出進行檢測:在微型應力傳感器上加載5V直流本安電源，按壓微型應力傳感器的主動面，檢測微型應力傳感器輸出，測量輸出相對微型應力傳感器零點是否有變化，若有變化則微型應力傳感器安裝完成，否則更換對應微型應力傳感器。
[0029]微型應力傳感器安裝完成后，裝填發(fā)動機完成推進劑并硫化。
[0030]通過上述方法將嵌入式微型應力傳感器埋入固體火箭發(fā)動機內(nèi)部時，可有效地降低因傳感器的安裝對發(fā)動機結構完整性的破壞，同時保證傳感器埋入后仍可正常工作，提高了傳感器埋入的成功率，降低了測量成本。
【主權項】
1.一種固體火箭發(fā)動機用嵌入式微型應力傳感器的安裝方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:根據(jù)微型應力傳感器在發(fā)動機內(nèi)的安裝位置對微型應力傳感器進行編號，并對每個微型應力傳感器零點進行檢測； 步驟2:在固體火箭發(fā)動機推進劑安裝之前，在固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面開微型應力傳感器埋入孔，微型應力傳感器埋入孔的開孔深度滿足微型應力傳感器裝入微型應力傳感器埋入孔后，微型應力傳感器表面與固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面齊平； 步驟3:對微型應力傳感器埋入孔和微型應力傳感器表面進行清潔，再將粘結劑涂在微型應力傳感器埋入孔內(nèi)及微型應力傳感器底面及外表面；將微型應力傳感器裝入微型應力傳感器埋入孔內(nèi)，使微型應力傳感器與固體火箭發(fā)動機絕熱層牢固粘接；若微型應力傳感器側面與微型應力傳感器埋入孔有空隙，采用粉末狀的固體火箭發(fā)動機絕熱層材料填充； 步驟4:在固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面開傳感器引線埋入槽，傳感器引線埋入槽將微型應力傳感器埋入孔與固體火箭發(fā)動機測壓孔連通，將傳感器引線通過傳感器引線埋入槽引至固體火箭發(fā)動機測壓孔外，且傳感器引線不高于固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面，傳感器引線與傳感器引線埋入槽之間的空隙采用粉末狀的固體火箭發(fā)動機絕熱層材料填充，并用粘接劑固定； 步驟5:在粘接劑完全固定微型應力傳感器后，對每個微型應力傳感器輸出進行檢測:在微型應力傳感器上加載直流本安電源，按壓微型應力傳感器的主動面，檢測微型應力傳感器輸出，測量輸出相對微型應力傳感器零點是否有變化，若有變化則進入步驟6，否則更換對應微型應力傳感器； 步驟6:對固體火箭發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面安裝微型應力傳感器區(qū)域噴涂襯層，襯層厚度為0.Smm-1mm ;襯層噴涂結束后，再對每個微型應力傳感器輸出進行檢測:在微型應力傳感器上加載直流本安電源，按壓微型應力傳感器的主動面，檢測微型應力傳感器輸出，測量輸出相對微型應力傳感器零點是否有變化，若有變化則微型應力傳感器安裝完成，否則更換對應微型應力傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種固體火箭發(fā)動機用嵌入式微型應力傳感器的安裝方法，將微型應力傳感器在發(fā)動機內(nèi)部安裝在絕熱層上，以確保不破壞發(fā)動機的外殼體和推進劑藥柱，將對發(fā)動機結構完整性的影響降到最小，同時通過噴涂襯層將嵌入式微型應力傳感器與發(fā)動機藥柱隔離，避免了長期貯存過程中因推進劑的化學腐蝕而引起的傳感器電性能不穩(wěn)定。
【IPC分類】F02K9/96
【公開號】CN105003358
【申請?zhí)枴緾N201510366868
【發(fā)明人】鄧海濤, 段晶, 張銳
【申請人】西安航天動力測控技術研究所
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月29日