[發(fā)明專利]一種常規(guī)大型液體發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑流量現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711104464.7
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107941307B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘思宇;喬江暉;陳海峰;劉英元;董冬;彭飛;白文義;單琳;姚羽佳;耿直;朱成亮
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航天動力試驗技術(shù)研究所
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本發(fā)明提出一種液體發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑流量現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，能夠使校準(zhǔn)結(jié)果更加精確快捷，實現(xiàn)發(fā)動機(jī)試驗中流量的高精度測量。該常規(guī)大型液體發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑流量現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括串聯(lián)在主管路上并位于推進(jìn)劑主容器與渦輪流量計之間的質(zhì)量流量計，并配置有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和推進(jìn)劑回收管路，用于保證渦輪流量計的位置和狀態(tài)與試車時一致，以質(zhì)量流量計為標(biāo)準(zhǔn)，采用真實推進(jìn)劑對渦輪流量計進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)；推進(jìn)劑回收管路與主管路串聯(lián)，最終接至推進(jìn)劑回收容器，推進(jìn)劑回收容器用于儲存排氣過程和校準(zhǔn)過程流過的推進(jìn)劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液體火箭發(fā)動機(jī)試驗領(lǐng)域，涉及一種液體發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑流量現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

常規(guī)液體火箭發(fā)動機(jī)的推進(jìn)劑為氧化劑與燃料的雙組元液體介質(zhì)，氧化劑與燃料接觸會產(chǎn)生燃燒，具有較強(qiáng)的腐蝕性、劇毒性及危險性。

液體火箭發(fā)動機(jī)試驗推進(jìn)劑流量是考核發(fā)動機(jī)性能的關(guān)鍵參數(shù)，必須精準(zhǔn)測量。

目前常規(guī)的流量測量方法是使用渦輪流量計進(jìn)行，渦輪流量計具有響應(yīng)速度快、使用方便等優(yōu)點，其系數(shù)是在計量部門用水標(biāo)定，精度滿足0.5％的要求。安裝到實際應(yīng)用的管路上，由于流體物理性質(zhì)(粘度和溫度等)和管路的流場不同，會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，降低測量精度；同時渦輪流量計為體積型流量傳感器，還需通過測量推進(jìn)劑的溫度換算成密度，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到質(zhì)量流量，增加了測量環(huán)節(jié)，不確定因素影響較多；另外渦輪流量計受葉輪摩擦損耗的影響，在長時間使用后，測量數(shù)據(jù)存在一定的變化，嚴(yán)重影響了熱試車中發(fā)動機(jī)性能的判讀。

質(zhì)量流量計作為一種高精度的流量計，精度能夠達(dá)到0.1％，廣泛應(yīng)用于流量測量領(lǐng)域，但目前并不適于對液體火箭發(fā)動機(jī)試驗推進(jìn)劑流量進(jìn)行測量：基于質(zhì)量流量計測量原理，大型火箭發(fā)動機(jī)試驗時產(chǎn)生較大的振動與噪音會對質(zhì)量流量計測量產(chǎn)生影響；同時質(zhì)量流量計測量數(shù)據(jù)的響應(yīng)速度較渦輪流量計偏慢，會影響發(fā)動機(jī)試驗起動性能的判讀。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種液體發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑流量現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，能夠使校準(zhǔn)結(jié)果更加精確快捷，實現(xiàn)發(fā)動機(jī)試驗中流量的高精度測量。

本發(fā)明的解決方案如下：

該常規(guī)大型液體發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑流量現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括試車臺原有的推進(jìn)劑主容器和渦輪流量計；與現(xiàn)有技術(shù)相比，還包括串聯(lián)在主管路上并位于所述推進(jìn)劑主容器與渦輪流量計之間的質(zhì)量流量計，并配置有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和推進(jìn)劑回收管路，用于保證渦輪流量計的位置和狀態(tài)與試車時一致，以所述質(zhì)量流量計為標(biāo)準(zhǔn)，采用真實推進(jìn)劑對渦輪流量計進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)；在主管路出口端的異徑管路高點處設(shè)置有高點排氣裝置，用于排放管路中的多余氣體；在質(zhì)量流量計入口端的異徑管路低點處設(shè)置有低點排液裝置，用于在排氣過程中將氣排空使液體完全充滿主管路；所述推進(jìn)劑回收管路與主管路串聯(lián)，最終接至推進(jìn)劑回收容器，推進(jìn)劑回收容器用于儲存排氣過程和校準(zhǔn)過程流過的推進(jìn)劑。

基于以上方案，本發(fā)明還進(jìn)一步作了如下重要優(yōu)化：

該常規(guī)大型液體發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑流量現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)還設(shè)置有穩(wěn)流系統(tǒng)(串聯(lián)設(shè)置于主管路中)，用于將管路中的液體流量穩(wěn)定到一個固定的水平。

上述穩(wěn)流系統(tǒng)具體可采用不同口徑的孔板來實現(xiàn)。

采用上述常規(guī)大型液體發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑流量現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

(1)對各管路分別進(jìn)行氣密性檢查，對高點排氣裝置和低點排液裝置進(jìn)行檢查；

(2)將推進(jìn)劑主容器壓力放空，閥門常開，推進(jìn)劑主容器處于通空狀態(tài)；

(3)采用真實推進(jìn)劑，給推進(jìn)劑主容器增壓到設(shè)定壓力，放液時間為10秒，記錄流量數(shù)據(jù)；

(4)分多檔調(diào)試流量調(diào)整范圍，每檔調(diào)試2～3次，以質(zhì)量流量計為標(biāo)準(zhǔn)對渦輪流量計進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；每次調(diào)試前和調(diào)試后均對各管路進(jìn)行檢查；