[發明專利]一種快速預估姿控雙組元推力室尺寸重量的方法有效

申請號：	201811527811.1	申請日：	2018-12-13
公開（公告）號：	CN109670232B	公開（公告）日：	2022-11-18
發明（設計）人：	胡海峰;李曉瑾;肖明杰;程奇峰;李亮;欒葉君;胡偉	申請（專利權）人：	西安航天動力研究所
主分類號：	G06F30/20	分類號：	G06F30/20
代理公司：	西安智邦專利商標代理有限公司 61211	代理人：	汪海艷
地址：	710100 陜西***	國省代碼：	陜西;61
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種快速預估姿控雙組元推力尺寸重量方法
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【說明書】：

本發明提供一種快速預估姿控雙組元推力室尺寸重量的方法，將姿控雙組元推力室劃分為三個主要部分，對設計過程中的設計關鍵尺寸、性能參數進行定量化描述，通過參數驅動獲得推力室的幾何外廓，采用強度校核公式根據選定的安全系數確定推力室壁厚，結合選擇的材料密度，統計計算獲得推力室重量。幫助研究人員快速、有效地進行推力室設計及性能預估。該方法，在動力系統系統論證階段實現了姿控雙組元推力室產品的快速設計、性能預示，很大程度上提高了產品的設計論證效率，縮短了論證周期，在姿控系統設計領域有較大的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種快速預估姿控雙組元推力室尺寸重量的方法，可以應用與雙組元推力室設計。

背景技術

姿軌控動力系統是實現目標精確控制的重要執行機構，為相關系統提供軌道、姿態調整提供動力。其中雙組元姿軌控動力系統以高性能優勢成為優選方案。

目前一個姿軌控動力系統論證時間周期長，系統總體與組件設計之間有多輪次的迭代，通過系統多方案對比優選系統方案。根據目前的方式系統論證需要組件配合，如果在論證初期按照詳細設計模式，整個組件論證時間周期長，同時反饋系統論證后很有可能方案反復，導致組件論證需要調整方案。針對該問題，為滿足總體方案概念階段快速收斂，提出了一種快速預估雙組元推力室尺寸。

發明內容

本發明的目的是提供一種快速預估姿控雙組元推力室尺寸重量的方法，以解決目前姿軌控動力系統論證時間周期長的問題，針對姿軌控動力系統概要設計階段，組件論證方案快速迭代，在保證預示精度條件下，快速預估推力室性能，支持總體系統方案論證。

本方法將雙組元推力室劃分為三個主要部分，對設計過程中的設計關鍵尺寸、性能參數進行定量化描述，通過參數驅動獲得推力室的幾何外廓，采用強度校核公式根據選定的安全系數確定推力室壁厚，結合選擇的材料密度，統計計算獲得推力室質量。幫助研究人員快速、有效地進行推力室設計及性能預估。

本發明的技術解決方案是提供一種快速預估姿控雙組元推力室尺寸重量的方法，包括以下步驟：

S1：首先，將姿控雙組元推力室進行分解，分為頭部、身部和噴管三個大的部分。分別構建三個部分的關鍵結構尺寸，通過對接尺寸實現三個部分的數據關聯；

S2：根據總體的技術指標要求推進劑類型、混合比、推力要求，開展熱力計算，計算不同的壓力下比沖變化情況，得到比沖和壓力之間的變化關系，優選設計室壓；

S3：然后，根據選擇的室壓、推進劑類別、混合比、擴張比、收縮比、特征長度、收縮半角、擴展半角、燃燒效率、流強修正系數、熱返浸修正系數，計算身部、噴管、頭部結構尺寸，得到推力室內型面尺寸包絡。

S4：在此基礎上，根據熱力氣動計算得到推力室沿軸線方向不同位置的壓強、溫度分布參數；根據強度校核公式預估推力室壁厚，采用回轉方式結合選擇不同部位材料密度，計算得到推力室的重量。

進一步地，步驟S3中，通過如下過程計算身部結構尺寸：

S31：采用圓柱形結構表征身部結構形式，根據步驟S2獲取的熱力性能參數數據結合總體的技術指標要求，計算噴管喉部半徑Rt；

At＝C*·η_c·F/Is/Pc，Rt＝sqrt(At/π)；

其中，At為喉部面積，C*為特征速度，η_c為燃燒效率，F為推力(總體要求輸入值)，Is為比沖，Pc為優選室壓；