[發明專利]一種火箭發動機的推進劑供給系統及方法

有效

• 申請號: 202210074268.4
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114458475B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 俞南嘉;周闖;蔡國飆;師浩然;龔昊杰;郭雪松
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F02K9/56
• 分類號: F02K9/56;F02K9/58
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張萍

1.一種火箭發動機推進劑供給系統，所述系統包括：貯箱、流量計和壓力傳感器，其特征在于，所述系統還包括：容積泵、溢流閥、流量控制閥和控制器；

所述容積泵，用于將推進劑以恒定流量從貯箱出口輸送到泵出口；

所述溢流閥，用于當流量控制閥控制的流量比容積泵排出的流量小時，使多余流量溢回貯箱；

所述流量控制閥，用于在溢流閥的控制壓力下控制進入火箭發動機的推進劑的流量；

所述控制器，用于獲取當前時刻流量計和壓力傳感器測量的進入火箭發動機的推進劑的流量和壓力，根據目標流量和目標壓力，計算并輸出下一時刻的容積泵的轉速、溢流閥的控制壓力和流量控制閥的開度；

其中，當容積泵為齒輪泵，所述控制器還用于計算容積泵的初始轉速，具體為：

獲取齒輪泵的基準轉速n₀：

其中，B為齒輪泵的齒寬，m為齒輪模數，Z為齒輪齒數，α為壓力角，ρ為推進劑的密度；p₀為火箭發動機的目標壓力，q_m0為火箭發動機的目標流量；

則齒輪泵的初始轉速的取值范圍為基準轉速n₀的1.2至1.5倍；而且根據初始轉速計算出的溢流閥的溢流量q_myl應不小于溢流閥的許用的溢流流量其中溢流閥的溢流量q_myl為：

2.根據權利要求1所述的火箭發動機推進劑供給系統，其特征在于，當容積泵為一個柱塞泵或多個并聯的柱塞泵，所述控制器還用于計算容積泵的初始轉速，具體為：

獲取柱塞泵的初始基準轉速n₀：

其中，ρ為推進劑的密度，q為柱塞泵的排量；q_m0為火箭發動機的目標流量；

所述柱塞泵的初始轉速的取值范圍為基準轉速n₀的1.2至1.5倍；而且根據初始轉速計算出的溢流閥的溢流量q_myl應不小于溢流閥的許用的溢流流量其中溢流閥的溢流量q_myl為：

3.根據權利要求1或2所述的火箭發動機推進劑供給系統，其特征在于，所述控制器還用于計算溢流閥的初始控制壓力和流量控制閥的初始開度，具體為：

溢流閥的入口壓力p_llin滿足：

A_C為流量控制閥的初始開度：

ΔA_C為流量控制閥的初始開度的變化，σ為壓力恢復系數，p₀為火箭發動機的目標壓力；μ為流量系數，p_s為流過液體的飽和蒸氣壓；

則溢流閥的初始控制壓力p_yl：

p_yl＝p_llin。