[發明專利]音速噴嘴自動標定系統及自動標定方法

有效

• 申請號: 200910092424.4
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN101644627B
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 孫冰;張佳;鄭力銘
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及火箭發動機地面試驗的推進劑輸送系統，主要用于氣體推進劑的流量控制器(音速噴嘴)的流量特性的標定。

【背景技術】

音速噴嘴是氣體推進劑(如氧氣等)輸送系統中的重要部件，它的作用是控制流量。音速噴嘴的結構形式如圖1所示，是一個先收縮后擴張的拉法爾噴管，氣體推進劑由左向右流動，流通面積最小的截面稱為喉部。音速噴嘴的流量控制原理可以用流量公式表示：

m·=μKPTA---(1)]]>

式中，

是通過音速噴嘴的氣體流量；

μ是結構系數，由音速噴嘴的結構尺寸和加工質量決定；

K是流量系數，只與通過音速噴嘴的氣體種類有關；

P是音速噴嘴入口總壓；

T是氣體總溫；

A是音速噴嘴喉部面積。

由流量公式可以看出，一個音速噴嘴在一次試驗過程中，μ、K、T、A都是常數，取：

a=μKAT---(2)]]>

則流量公式(1)可以表示為：

m·=aP---(3)]]>

(3)式所表示的流量與入口總壓P之間的關系稱為音速噴嘴的流量特性。一個音速噴嘴的流量特性明確后，就可以通過控制入口總壓來控制流量。

由于加工誤差、加工質量的不確定性等問題的存在，音速噴嘴生產出來之后，必須對其進行標定，以獲得流量特性。

音速噴嘴傳統的標定系統如圖2所示，高壓氣罐1中貯存有潔凈的高壓氣體，高壓手閥2是系統的上游閥門，打開手閥2，高壓氣體通過減壓器4降低壓力，低壓氣體經過流量計6、被測音速噴嘴8，到達電磁閥9前端。減壓器4是系統的核心部件，被測音速噴嘴8的入口總壓由減壓器4控制。通過調節減壓器4，能夠將入口的高壓氣體變為任意需要的低壓氣體，其出口壓力即是被測音速噴嘴8的入口壓力。壓力表3用來監測氣源壓力，壓力表5用來監測減壓器出口壓力，壓力表7用來監測音速噴嘴入口壓力，流量計6用來測量流量。

標定開始后，首先調節減壓器4，使其出口壓力為某一值，打開系統閥門9，系統開始工作，待工作穩定后，記錄壓力表7和流量計6的數據，之后關閉電磁閥9。重新調節減壓器4，改變其出口壓力，之后打開電磁閥9重新試驗，并記錄壓力表7和流量計6的數據，重復多次，可以得到一組音速噴嘴的流量與入口壓力的數據，將數據進行回歸分析，擬合得到流量與壓力的關系曲線，即是被測音速噴嘴的流量特性。

圖2所示的標定系統，對每一個音速噴嘴入口壓力P，都要調節減壓器4，調節好之后再打開電磁閥9并記錄數據，而一個音速噴嘴的標定往往要觀察、記錄幾十個不同的入口壓力與流量數據，采用圖2所示的系統與方法需要重復幾十次手動調節減壓器和開關閥門的過程，費時費力。而且考慮到安全，標定系統與閥門控制裝置往往不在同一個現場，二者要離開一定的距離，因此標定音速噴嘴需要至少兩個人來操作，一個人調節減壓器，一個人開關閥門和采集數據，而且兩人必須保持通訊，這使得標定效率比較低下。

【發明內容】