[發明專利]一種應用于無毒單組元發動機熱試試驗的流量計算系統

在審

• 申請號: 201711325816.1
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN109917824A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 尹艷輝;王智剛;張玉卓;孫長存;于炳軍;郝劍昆
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06;G01F1/56
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李巨智

本發明涉及一種應用于無毒單組元發動機熱試試驗的流量計算系統，包括：落壓式液體推進系統、信號采集設備、點火控制設備、數據采集卡、工控機；落壓式液體推進系統包括高壓氮氣源、氣控臺和工作罐；氣控臺與高壓氮氣源和工作罐頂端相連，工作罐底端通過原料輸送通道連接發動機，在工作罐底部設置電子秤，連接工控機，采集工作罐的重量數據發送到工控機。本發明既可以獲取穩定可靠的流量數據平均值，又可以獲得實時流量值，很好的結合了常用流量計和電子稱量兩種方法的優點；智能化程度高，智能化識別工況，自動計算每個工況全程平均流量，計算瞬時流量，同時可以監測試驗反應部分情況，如監測工作罐上方壓力是否穩定、流量預警等試驗信息。

技術領域

本發明涉及無毒單組元發動機技術領域，具體地說是一種應用于無毒單組元發動機熱試試驗的流量計算系統。

背景技術

20世紀60年代以來，世界各國航天技術取得了輝煌的成就。航天技術不僅直接關系到國防建設，更是廣泛影響著現代國民經濟各個領域。空間推進技術是航天技術的重要內容，液體火箭發動機是目前航天飛行器常見的動力形式，其中單組元液體火箭發動機多是微、小型發動機，是液體火箭的分支，主要為飛行器執行姿態控制或提供沖量。

現階段單組元發動機主要使用肼作為推進劑，肼是一種劇毒物質，對衛星地面操作、空間加注提出苛刻的要求，需要采用復雜的防護措施。因此，世界各國都在大力發展無毒環保的綠色推進劑技術，無毒推進劑的研制過程需要在地面模擬高空環境，進行大量的熱試試驗，并利用技術手段監測一系列數據指標，熱試反應中推進劑流量是重要的指標，可作為熱試反應性能評價依據。

流量監測主要有流量計和電子秤稱量兩種方法。流量計可以實時獲取流量值，然而測試結果變數較多，精度與流體穩定性、流速關系很大；電子秤稱量方法是利用測量熱試反應前后原料減少重量來計算平均流量，此方法誤差范圍小，然而無法連續測量。熱試試驗中需要人工抄錄反應前后電子秤數值，由于工作罐內氣壓微小波動會使電子秤示數波動，不同試驗人員抄錄差異較大，工況時間較長時只記錄平均流量信息不足。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種應用于無毒單組元發動機熱試試驗的流量計算系統。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種應用于無毒單組元發動機熱試試驗的流量計算系統，包括：

落壓式液體推進系統，用于通過高壓氮氣將原料通過原料輸送通道輸送給發動機；信號采集設備，用于采集發動機的數據信息，并將發動機的數據信息發送到數據采集卡；點火控制設備，用于根據接收的數據采集卡的工控機控制命令，通過點火控制電磁閥控制發動機原料輸送；數據采集卡，用于將數據采集設備發送的發動機的數據信息發送到工控機，并接收工控機的控制命令后發送到點火控制設備；工控機，用于設定系統工作時序，接收并根據當前發動機的數據信息對發動機狀態進行監控，輸出反饋控制命令；

所述落壓式液體推進系統包括高壓氮氣源、氣控臺和工作罐；氣控臺一端與高壓氮氣源相連，另一端與工作罐頂端相連，工作罐底端通過原料輸送通道連接發動機，在工作罐底部設置電子秤，連接工控機，采集工作罐的質量數據發送到工控機。

在所述原料輸送通道靠近發動機一端設置點火控制電磁閥，控制原料輸送通道的通斷。

所述高壓氮氣源采用高壓氣瓶；所述氣控臺由壓力表和若干手閥組成；所述工作罐采用耐腐蝕鈦合金。

所述信號采集設備包括壓力傳感器、溫度傳感器、流量計、真空計和信號調理模塊；

壓力傳感器固定于發動機機身，并通過導線接入信號調理模塊的輸入端，采集當前發動機燃燒室的壓力數據，發送到信號調理模塊；壓力傳感器精度為0.1％FS，每次試驗前用標定儀器標定傳感器；