[發明專利]超音速渦輪噴嘴有效喉部面積的測量方法及服務器

有效

• 申請號: 202010084157.2
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111256967B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 李金鴿;王磊;李永鵬
• 申請（專利權）人: 藍箭航天空間科技股份有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M10/00
• 代理公司: 北京科石知識產權代理有限公司 11595
• 代理人: 徐紅崗

本發明提供了一種超音速渦輪噴嘴有效喉部面積的測量方法及服務器。該測量方法包括以下步驟：以第一流體作為介質，獲取第一渦輪噴嘴在汽蝕狀態下的第一參考喉部面積；以第二流體為介質，獲取第一渦輪噴嘴在熱試車狀態下的第一有效喉部面積，通過計算獲得第一參考喉部面積與第一有效喉部面積的比值a；后期以第一流體作為介質，獲取第二渦輪噴嘴在汽蝕狀態下的第二參考喉部面積；根據比值a和第二參考喉部面積直接通過計算獲取第二渦輪噴嘴在以第二流體進行熱試車狀態下的第二有效喉部面積。發明的測量方法通過簡單的液流試驗系統獲取前期數據，再通過相應地公式計算獲取渦輪噴嘴的有效喉部面積，保證測量過程簡單、快捷、安全且低成本。

技術領域

本發明涉及火箭發動機技術領域，具體為一種超音速渦輪噴嘴有效喉部面積的測量方法及服務器。

背景技術

渦輪進氣殼體中的超音速渦輪噴嘴是液體火箭發動機渦輪泵的關鍵件，其主要功能是將來自發生器的高溫高壓燃氣加速，產生超音速氣流。理論上，渦輪噴嘴的喉部面積與流量呈正比，喉部面積的大小直接影響工質流量，進而影響渦輪的輸出功率，對發動機系統調節至關重要，因此每臺發動機熱試車時渦輪噴嘴的有效喉部面積需要盡可能準確。

目前，為測量超音速渦輪噴嘴有效喉部面積，廣泛采用的方法為吹風試驗。對于超音速噴嘴而言，吹風試驗噴嘴氣流速度高，噪聲大，易對試驗人員的聽覺系統造成損傷，且氣流試驗需要高壓氣源，單次試驗周期長，試驗臺成本高，實驗裝置和附加系統也較為復雜。

發明內容

針對相關技術中的上述技術問題，本發明提出一種超音速渦輪噴嘴有效喉部面積的測量方法及服務器。該測量方法噪音小，試驗周期短，測量難度低，同時也節約了試驗成本。

本發明的一個方面提供了一種超音速渦輪噴嘴有效喉部面積的測量方法。該測量方法包括以下步驟：

以第一流體作為介質，獲取第一渦輪噴嘴在汽蝕狀態下的第一參考喉部面積；

以第二流體為介質，獲取所述第一渦輪噴嘴在熱試車狀態下的第一有效喉部面積，通過計算獲得所述第一參考喉部面積與所述第一有效喉部面積的比值a；

以所述第一流體作為介質，獲取第二渦輪噴嘴在汽蝕狀態下的第二參考喉部面積；

根據所述比值a和所述第二參考喉部面積獲取所述第二渦輪噴嘴在以所述第二流體進行熱試車狀態下的第二有效喉部面積；其中所述第一渦輪噴嘴和所述第二渦輪噴嘴為同規格噴嘴。

進一步地，所述以第一流體作為介質，獲取第一渦輪噴嘴在汽蝕狀態下的第一參考喉部面積的方法為：

其中，C為流量系數，A1為喉部面積，單位為mm²；C*A1為第一參考喉部面積；Qm1為所述第一流體的質量流量，單位為kg/s；Pi1為入口總壓，單位為MPa；Ps1為氣蝕狀態下的飽和蒸氣壓，單位為MPa；ρ1為所述第一流體在氣蝕狀態下的密度，單位為kg/m³。

進一步地，所述以第二流體為介質，獲取所述第一渦輪噴嘴在熱試車狀態下的第一有效喉部面積，通過計算獲得所述第一參考喉部面積與所述第一有效喉部面積的比值a的方法為：

其中

其中，Qmf為所述第二流體的質量流量，單位為kg/s；r為通過混合比計算得到的所述第二流體指數；Pi為入口總壓，單位為MPa；R為通過混合比計算得到的所述第二流體氣體常數；Ti為入口總溫，單位為K；Cf為流量系數；A1為喉部面積，單位為mm²；Cf*A1為所述第一有效喉部面積。

計算得到所述第一有效喉部面積Cf*A后再通過公式：

a＝(C*A1)/(Cf*A1)計算得到a。