CN106134437B - 一种微小发动机流量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微小发动机流量测量及在线流量标定试验系统，包括用于微小液体火箭发动机稳态流量测量的微小质量流量计、脉冲流量测量的体积管和由调节阀、电磁阀、可调节的文氏管及单向阀的在线流量标定试验装置；其测量通过在工作时间内体积管液位的变化和由质量流量计测得的推进剂密度对微小质量流量测量，脉冲流量测的测量，流量测量在线标定。本发明解决了液体火箭发动机微小流量测量的稳态流量测量、动态微小流量测量及流量在线校准的问题，取得了测量精度高、系统集成度高、受干扰因素少及在线校准方便等有益效果。

Description

一种微小发动机流量测量方法

技术领域

本发明涉及液体火箭发动机流量测量技术领域，具体涉及一种微小发动机在线流量测量方法。

背景技术

液体火箭发动机试验中稳态流量测量一般采用质量流量计，脉冲流量测量一般采用体积管。由于科氏力质量流量计的优良的稳态质量流量的测量性能和稳定性，该种方法在无论是单机地面试车还是高空模拟试车都逐步占据了主导地位；而脉冲流量测量一般采用体积管累积流量测量方法。

对于微小发动机试验而言，用于所测量的流量值较小，影响流量测量的因素就不能简单地忽略。消除这些影响因素的方法一般采用在线校准的方法。对于一般意义上的在线校准，许多单位都进行了研究，并有了较好的解决方案。然而对于微小流量的测量问题，由于传感器的选择和在线校准方法的实现都比较困难，必须综合考虑方案的可行性和可操作性。目前，还没有发现类似于本发明的微小发动机在线流量标定试验系统的技术说明和报道，也尚未收集到国内外类似的报道。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服上述现有技术在测量过程中存在的传感器量程偏大、动态响应慢、干扰影响大等问题，本发明提出一种能测量微小发动机试验状态的稳态流量和脉冲流量的测量方法。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：选用微小液体火箭发动机稳态流量测量的微小质量流量计〔1〕、脉冲流量测量的体积管〔2〕、调节阀〔3〕、电磁气动阀〔4〕、可调节的文氏管〔5〕及单向阀〔6〕组成的试验在线校准系统；其测量方法如下：

步骤1、微小发动机脉冲流量测

步骤2、微小发动机稳态流量测量

步骤3、微小发动机流量测量在线标定

利用本发明，不但达到稳态流量和脉冲流量高精度的测量要求，而且能对影响测量的诸多因素进行在线标定，以消除系统性误差。本发明微小发动机流量测量系统，由于采用上述的技术方案，使稳态流量和脉冲流量的测量精度得以大幅提高，系统误差可以通过在线标定消除，因此解决了微小流量测量系统存在的传感器量程偏大、动态响应慢、干扰影响因素多等问题，取得了测量精度高、重复误差小，等有益效果。在线校验系统和试验测量系统集成一体，操作十分方便。

附图说明

附图1为微小发动机脉冲流量测量示意图

附图2为微小发动机稳态流量测量示意图

附图3为微小发动机流量测量在线标定示意图

具体实施方式

下面对本发明系统的原理进行描述

液体火箭发动机的点火分为稳态点火和脉冲点火(含短稳态)两种。目前，由于技术方面的限制，尚不能对单个脉冲点火过程的流量进行实时测量，因此根据不同的点火方式，分别采用质量流量计对稳态流量进行测量，采用体积管对脉冲流量进行累积流量测量。由于流量测最受干扰的影响因素较多，需要在线的流量校准系统。其采用的技术方案是：选用微小液体火箭发动机稳态流量测量的微小质量流量计1、脉冲流量测量的体积管2、调节阀3、电磁气动阀4、可调节的文氏管5及单向阀6组成的试验在线校准系统；其测量方法如下：

下面结合附图对本发明的测量过程和在线校准过程进行描述。

附图1为微小发动机脉冲流量测量原理图。发动机脉冲工作时，由于前述的技术方面的限制，不能直接对发动机工作时的脉冲流量进行测量。推进剂被充灌到具有标准内径的体积管〔2〕T3中，通过测量体积管〔2〕内的推进剂液面高度的变化和推进剂的密度来获得发动机在一定的脉冲工作次数下的推进剂总的耗量。体积管〔2〕内的推进剂液面高度由迟滞伸缩位移传感器进行测量；推进剂的密度由微小质量流量计〔1〕的密度信号输出进行测量。

附图2为微小发动机稳态流量测量原理图。发动机稳态工作时，推进剂通过贮箱出液口流经电磁气动阀〔4〕DCF2和微小质量流量计〔1〕进入发动机。微小质量流量计〔1〕采用的是科氏力质量流量计。该类质量流量计由于能够直接测量推进剂的质量流量，并且性能稳定，现已成为液体火箭发动机试验稳态流量测量的主要选择。

附图3为微小发动机流量测量在线标定原理图。为消除多种干扰因素对流量测量的影响，特别是流场、推进剂物性等对流量测量的影响，需要对流量计进行在线标定。标定的流程如下：推进剂从体积管〔2〕T1(T2)流经单向阀〔6〕D1(D2)、微小质量流量计〔1〕、文氏管〔5〕、单向阀〔6〕D4(D3)进入体积管〔2〕T2，流经微小质量流最计〔1〕的平均流最可以通过在一定时间内流出(流入)进入体积管〔2〕T1(T2)的推进剂的量来计量。流量可以通过改变贮箱压力或调节阀〔3〕的开度来调节。文氏管〔5〕的作用在于保证下游压力的变化不会对流量产生扰动。单向阀〔6〕的作用在于保证双向在线标定时，推进剂从同一方向流经微小质量流量计〔1〕。

Claims (2)

1.一种微小发动机流量测量方法，其特征在于，选用微小质量流量计(1)、第三体积管，第一体积管(2)，第二体积管，调节阀(3)，电磁气动阀(4)，可调节的文氏管(5)及第一单向阀，第二单向阀，第三单向阀，第四单向阀(6)组成的在线标定和试验测量系统实现；所述第一单向阀，第二单向阀，第三单向阀，第四单向阀的作用在于保证双向在线标定时推进剂单向流经微小质量流量计(1)；流量通过改变贮箱压力或调节阀(3)的开度来调节；其测量方法如下：

步骤1、微小发动机脉冲流量测量，推进剂被充灌到具有标准内径的第三体积管中，然后流经微小质量流量计和文氏管(5)进入发动机，通过测量第三体积管内的推进剂液面高度的变化和推进剂的密度来获得发动机在一定的脉冲工作次数下的推进剂总的耗量；

步骤2、微小发动机稳态流量测量在发动机稳态工作时进行，推进剂通过贮箱出液口流经电磁气动阀(4)DCF2和微小质量流量计(1)，文氏管(5)进入发动机，使用微小质量流量计进行微小发动机稳态流量测量；

步骤3、微小发动机流量测量在线标定，推进剂从第一体积管(2)经第一单向阀、微小质量流量计(1)、文氏管(5)、第四单向阀(6)进入第二体积管，或者推进剂从第二体积管经第二单向阀、微小质量质量计、文氏管(5)、第三单向阀进入第一体积管，依次实现双向在线标定，流经微小质量流量计(1)的平均流量通过在定时间流入或流出第二体积管的推进剂的量或者在定时间流出或流入第一体积管的推进剂的量来计量。

2.如权利要求1所述的一种微小发动机流量测量方法，其特征在于：第三体积管内的推进剂液面高度由迟滞伸缩位移传感器进行测量；推进剂的密度由微小质量流量计(1)的密度信号输出进行测量。