张 箭，巩岩博，刘忠恕，王维彬

（北京航天动力研究所，北京 100076）

引 言

液体火箭发动机故障仿真，是通过在描述发动机动态过程的常微分方程组中，嵌入描述发动机故障的特性方程或改变发动机边界条件，然后进行数值求解来实现的。在建立了描述发动机动力学系统的精确数学模型后，故障仿真可以对在故障状态下的发动机工作参数的变化过程进行准确和细致的描述，从而可以比较全面地了解在故障状态下的发动机系统动力学行为[1]。

20世纪70年代，美国针对航天飞机主发动机开展了故障诊断与健康监控的相关研究，随后，美国和欧洲针对液体火箭发动机故障过程的动态特性开展了大量的仿真研究[2]。国内则以国防科技大学为代表[3]，主要对常规推进剂发动机、液氧煤油发动机[4]和空间推进系统[5]开展了故障过程的动态特性建模与仿真研究，但对氢氧发动机故障过程的研究则较为缺乏。

为了实现新一代运载火箭芯一级氢氧发动机的故障检测与定位，基于AMESim仿真软件平台，自主编写开发了液体火箭发动机动态仿真模型库，在合理简化系统的基础上，构建了50 t级大推力氢氧发动机动态仿真模型。针对该型发动机某次试验故障，本文开展了多种故障模式的注入与动态仿真，对发动机故障点附近的动态特性进行了分析，与试验实测参数曲线进行详细对比，提出了可能的故障模式，为大推力氢氧发动机故障的准确定位提供了参考。……