[發明專利]真空羽流效應實驗系統氧氣系統

有效

• 申請號: 201310452498.0
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103499449A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 馬樹微;吳靖;韓樂;蔡國飆
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

技術領域

本發明涉及一種真空羽流效應實驗系統氧氣系統，屬于氣體壓力控制技術領域。

背景技術

發動機在真空環境下工作時產生的羽毛狀的高速高溫噴流稱為羽流。羽流會對航天器產生氣動力效應、氣動熱效應、污染效應、電磁效應等，統稱為羽流效應，羽流效應會對航天器的飛行任務帶來影響。對羽流效應的試驗研究包括空間搭載試驗和地面模擬試驗。空間搭載試驗數據真實可靠，但試驗成本高、周期長、次數少，獲得數據量有限。地面模擬試驗系統建設一次性投資大，單次試驗成本低，能重復進行不同工況和不同狀態的試驗，獲得大量試驗數據。因此，地面模擬試驗成為羽流效應試驗研究的首選。

2007年國防科工局立項、北京航空航天大學投建的真空羽流效應實驗系統，是國內首座專門用于羽流效應試驗研究的地面模擬系統。通過使用真實發動機或縮比發動機在真空艙中進行點火試驗，測量真空羽流各項參數，進行羽流效應研究。工質儲供系統作為構成真空羽流試驗系統的重要分系統之一，作用是為發動機的正常工作提供所需壓力及流量的燃燒劑和氧化劑，并實現增壓、吹除、置換等功能。其中，氧氣系統是工質儲供系統的關鍵系統之一，主要是為真空羽流試驗提供壓力準確、流量穩定、安全可靠的氧氣工質，壓力調節范圍大，并能遠程監測管路壓力、控制閥門開閉，同時兼顧安全性和適用性。

目前國內尚無專門用于真空羽流效應試驗的氧氣系統，現有的發動機試驗氧氣系統主要是為大氣環境中進行的發動機試驗提供氧氣，一般都是為某型號或任務特殊設計的，壓力和流量調節都在一定范圍內，而真空羽流效應研究的特點為多任務、多工況，研究的對象包括各種姿軌控或縮比發動機，壓力和流量調節范圍較大，因此，需要設計通用性強、能滿足不同項目需求、適用于真空羽流效應試驗的氧氣系統。

現有的發動機試驗氧氣系統，如專利CN101782462A提到的全流量試車臺氧氣系統，一般情況下，系統提供的氧氣壓力較高、流量較大，不適合于羽流效應試驗所用的姿軌控或縮比的低壓小流量發動機；使用普通彈簧式減壓器，在壓力相對較低的情況下，壓力調節精度低、波動大，這對于所需壓力高的試驗，一般占試驗壓力的百分比較低，對試驗造成的影響有限，但對于低壓小流量的發動機羽流試驗則會造成很大的影響；另外，由于高壓純氧的氧化性極強，若遇到油脂或管道中高速運動的鐵屑將會使氧氣管道爆炸，所以這類高壓氧氣系統需要設計專門的氮氣吹除裝置，增加系統的復雜性。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，提出一種真空羽流效應實驗系統氧氣系統，為真空羽流效應實驗系統提供壓力準確、流量穩定、安全可靠的氧氣工質。

一種真空羽流效應實驗系統氧氣系統，包括高壓氧氣路、指揮氣路、主氧路、分氧路和大容量低壓氧氣儲罐路；

高壓氧氣路包括高壓進氣手閥、氧氣高壓壓力表及其壓力傳感器、高壓氧氣路過濾器及高壓放氣手閥；高壓進氣手閥入口連接高壓氧氣氣源，出口通過三通連接高壓氧氣路過濾器和高壓放氣手閥的入口；高壓放氣手閥出口連接氧氣泄放出口；氧氣高壓壓力表及其壓力傳感器連接在高壓進氣手閥與高壓氧氣路過濾器之間的管路上；高壓氧氣路過濾器出口連接指揮進氣手閥、主氧減壓器和分氧減壓器的入口；

指揮氣路包括進氣手閥、指揮放氣手閥、主氧指揮節流閥、主氧緩沖罐、主氧指揮壓力表、分氧指揮節流閥、分氧緩沖罐、分氧指揮壓力表；

指揮進氣手閥入口連接高壓氧氣路過濾器，出口通過四通分別連接指揮放氣手閥、主氧指揮節流閥和分氧指揮節流閥的入口；指揮放氣手閥出口連接氧氣泄放出口；主氧指揮節流閥出口通過四通連接主氧緩沖罐、主氧指揮壓力表及主氧減壓器的指揮氣進氣口；分氧指揮節流閥出口通過四通連接分氧緩沖罐、分氧指揮壓力表及分氧減壓器的指揮氣進氣口；

主氧路包括指揮主氧減壓器、主氧低壓壓力表及其壓力傳感器、主氧電磁閥、主氧放氣手閥及安全閥；

主氧減壓器入口連接高壓氧氣路過濾器，出口連接主氧電磁閥入口，主氧減壓器與主氧電磁閥之間通過3個三通分別連接主氧低壓壓力表及其壓力傳感器、安全閥、主氧放氣手閥；安全閥和主氧放氣手閥的出口連接氧氣泄放出口；主氧電磁閥出口連接試驗間主氧氣路；

分氧路包括分氧減壓器、分氧低壓壓力表及其壓力傳感器、分氧電磁閥、分氧放氣手閥及安全閥；

分氧減壓器入口連接高壓氧氣路過濾器，出口連接分氧電磁閥入口，分氧減壓器與分氧電磁閥之間通過3個三通分別連接分氧低壓壓力表及其壓力傳感器、安全閥、分氧放氣手閥；安全閥和分氧放氣手閥的出口連接氧氣泄放出口；分氧電磁閥出口連接試驗間分氧路；