CN112648111A - 姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体火箭发动机环境模拟试验，具体涉及一种姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，以解决现有姿控发动机在在环境模拟试验舱内热流密度热试试验中，模拟试验舱内存在抽真空时间长、环境湿度大、热流密度加载误差大、热辐射不定向、冷却降温效果差以及推进剂供应不稳定的问题。本发明所采用的技术方案为：一种姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，包括以下步骤：步骤1、热环境装置的安装；步骤2、对真空舱进行抽真空和降温；步骤3、对姿控发动机模拟件热流密度标定，步骤4、将待测姿控发动机替换姿控发动机模拟件安装在真空舱内，对姿控发动机热流密度热试试验。

Description

姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法

技术领域

本发明涉及液体火箭发动机环境模拟试验，具体涉及一种姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法。

背景技术

2000N推力姿控发动机为某飞行器轨控舱主动力，其性能与可靠性需要进行热真空耦合环境热试等复杂环境的验证。目前姿轨控动力系统仅进行力学环境、热环境或推力室热试环境等单项试验验证考核，无法进行真实复杂环境综合试验验证。为此根据试验要求建立2000N姿控发动机距离地面76km高度、热流密度为340kWm²的热试试验，在地面模拟发动机飞行过程中的高空环境、高低温环境以及振动冲击环境，并在以上耦合环境中建立姿控动力系统点火条件，验证姿控动力系统及推力室在环境模拟试验舱内点火工作过程中的工作性能。

但是姿控发动机在环境模拟试验舱内热流密度热试试验中，存在以下技术问题：

1、现有抽真空系统对模拟试验舱内进行抽真空时，一般会长达4-5小时，抽真空系统耗能大；而且抽真空完成后，模拟试验舱内还存在有一些水汽，导致模拟试验舱内环境湿度大，舱内容易出现真空放电现象，甚至会烧损破坏供电电缆。

2、现有姿控发动机试验过程中需要对喷管和身部不同区域的热流加载要求不同，同时热流密度随会时间逐渐变化，试验过程在高低温、振动、真空等复杂环境下进行，难以满足2Pa真空度环境中进行大热流密度精确加载要求，使姿控发动机热流密度加载时存在较大的加载误差，影响热流密度热试试验数据的准确性。

3、姿控发动机在热流密度加载工作过程时，加热灯阵通电后会产生红外线辐射能量，大部分能量会辐射至姿控发动机上，还有一小部分热量会辐射至灯阵的灯阵框架和发动机固定支撑架，使发动机固定支撑架处的发动机入口和传感器的温度均处于非安全温度范围内，影响了姿控发动机测试数据的精确性，还会对灯阵框架造成破坏。

4、在模拟试验舱进行抽真空和姿控发动机进行热流密度热试试验时，均需要对模拟试验舱进行液氮冷却降温，但真空舱进行液氮冷却降温时，真空舱冷却不均匀，常常会出现局部结霜现象，会导致供电系统短路，影响真空舱中试验的可靠性。

5、推进剂供应管路中的推进剂需要经过舱壁低于-100℃的低温环境和舱内液体姿控发动机推进剂入口处超过100℃的高温环境，推进剂在经过舱壁温度低于-100℃时，容易发生凝结现象，会堵塞供应管路；推进剂在发动机推进剂入口管路温度超过100℃时，容易发生热分解，使推进剂燃烧不充分，导致推进剂在高低温环境下性能极不稳定，不能向发动机提供充足的动力支持。

发明内容

本发明在于解决目前姿控发动机在在环境模拟试验舱内热流密度热试试验中，模拟试验舱内存在抽真空时间长、环境湿度大、热流密度加载误差大、热辐射不定向、冷却降温效果差以及推进剂供应不稳定的问题，而提供一种姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法。

本发明所采用的技术方案为：一种姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1热环境装置的安装

步骤1.1姿控发动机模拟件通过固定支撑架安装在真空舱内；姿控发动机模拟件分为身部热流加载区和喷管尾部热流加载区，两个热流加载区均安装有加热灯阵和热流计组；每个加热灯阵分别通过灯阵框架安装在相应的热流加载区；每个热流计组包括两支相同的热流计，分别为目标热流计和标准热流计，其中，目标热流计安装在试验中加热灯阵靠近发动机的一侧，标准热流计安装在待测姿控发动机表面；

步骤1.2供应管路依次分为舱外管路、穿舱管路和发动机入口管路，相邻管路间通过球头外套接管嘴连接；同时在各管路外设置真空夹层，在穿舱管路和发动机入口管路的真空夹层上分别设置穿舱包覆层和防热包覆层；其中穿舱管路通过穿舱法兰穿过真空舱壁；发动机入口管路出口通过球头外套接管嘴与姿控发动机模拟件入口连接，将扩压器入口端与姿控发动机模拟件喷管相连，且扩压器入口端封堵有至少一层橡胶布；扩压器穿过真空舱后与管束降温器相连；

步骤1.3封闭真空舱；

步骤2抽真空

步骤2.1用机械泵组对橡胶布两侧的真空舱和扩压器同时进行真空抽吸，确保抽真空过程中橡胶布两侧无压差；

步骤2.2对真空舱继续单独进行真空抽吸，抽吸过程中进行至少两次氮气吹除，置换真空舱中的水汽；

步骤2.3液氮容器内的液氮经真空舱舱壁上的冷却夹套对真空舱进行降温，再经加热装置加热成气体排出；

步骤3热流密度标定

步骤3.1用加热灯阵向姿控发动机模拟件施加热流，使标准热流计的实测热流密度达到试验要求的热流密度范围，关闭加热灯阵；采集并记录此过程中目标热流计的初始目标热流密度和标准热流计的标准热流密度；根据标准热流密度对初始目标热流密度进行校准得到目标准热流密度，并得到每个分区下各目标热流密度所对应的加热灯阵功率与加载时间控制曲线；

步骤3.2根据步骤3.1中的控制曲线，得到各加热灯阵按时间序列排布的输出功率；

步骤3.3根据步骤3.2中各加热灯阵按时间序列排布的输出功率，计算得到各加热灯阵可控硅功率输出器按时间序列的模拟量输出值；

步骤3.4模拟姿控发动机模拟件在真空舱内的高模点火环境，可控硅功率输出器根据步骤3.3得到的模拟量输出值向加热灯阵供电，使加热灯阵向待测姿控发动机施加热流；同时，采集目标热流计的初始目标热流密度和标准热流计的标准热流密度；

步骤3.5根据标准热流密度对初始目标热流密度进行修正得到目标热流密度，控制器根据目标热流密度，实时调整可控硅功率输出器的模拟量输出值，向加热灯阵供电；姿控发动机模拟件各分区在试验要求的热流密度范围内进行反馈调节，得到目标热流密度与可控硅功率输出器调整后模拟量输出值的控制参数调节表；

步骤4姿控发动机热流密度热试试验

步骤4.1打开真空舱，拆除姿控发动机模拟件和标准热流计，将待测姿控发动机替换姿控发动机模拟件安装在真空舱内，再封闭真空舱；

步骤4.2重复步骤2，将真空舱抽真空达到点火试验要求的高模点火真空度，冷却夹套并持续对真空舱进行降温；

步骤4.3试验前对供应管路进行抽真空排气，确保充填过程中无夹气现象，打开供应管路的入口阀，高压推进剂依次经过常温的舱外管路、高温的穿舱管路及发动机入口管路后填充至发动机推进剂入口；

步骤4.4发动机点火，排出的高温气体将排气组件的橡胶布熔融后，通过扩压器降压，再通过管束降温器降温后排出；同时，机械泵组切换至水蒸汽引射系统维持真空舱内真空度；液氮容器内的液氮经真空舱舱壁上的冷却夹套对真空舱进行降温，再经加热装置加热成气体排出；

然后，设定目标热流密度，根据步骤3.5中目标热流密度与可控硅功率输出器调整后模拟量输出值的控制参数调节表，找到目标热流密度对应的可控硅功率输出器调整后模拟量输出值，控制可控硅功率输出器向加热灯阵供电，进行发动机热流的精确加载，进行被待测姿控发动机的热流密度热试试验。

进一步地，步骤1.1中，采用的加热灯阵通过固定压板固定在固定支撑架上，所述固定压板和灯阵框架之间设置有隔热板；所述固定压板上的螺钉均包覆有隔热棉，所述隔热板与发动机固定支撑架之间的间隙也设置有隔热棉。

进一步地，步骤1.1中，所述加热灯阵的灯管远离姿控发动机模拟件的外壁上均设置有红外反射涂层，用于将灯阵框架处的热辐射反射至待测姿控发动机模拟件。

进一步地，步骤2.3中，真空舱的降温采用真空舱低温组件，真空舱低温组件包括设置在真空舱舱壁上的所述冷却夹套、与冷却夹套入口端相连的液氮容器，与冷却夹套出口端相连的排出管路，所述排出管路上设置有加热装置。

进一步地，步骤2.3中，采用的冷却夹套包括多个盘管，多个盘管均匀分布在冷却夹套内。

进一步地，步骤2.3中，采用的加热装置包括电加热丝，所述电加热丝缠绕在排出管路上。

进一步地，步骤2.2中，氮气吹除压力不大于0.5MPa，每次吹除至真空舱压力到达2kPa停止吹除，经过三次的吹除置换后，停止氮气吹除。

进一步地，步骤1.2中，采用舱外管路、穿舱管路和发动机入口管路的外壁均设置有真空夹层；在穿舱管路和发动机入口管路的真空夹层上分别设置穿舱包覆层和防热包覆层。

进一步地，步骤1.2中，采用穿舱管路的穿舱包覆层包括由内至外依次包括第一无碱玻璃纤维带层、第一单面镀铝聚酰亚胺单面压敏胶带层、第一保温棉层。

进一步地，步骤1.2中，采用发动机入口管路的防热包覆层包括第二无碱玻璃纤维带层、第二单面镀铝聚酰亚胺单面压敏胶带层、第二保温棉层、铝箔纸层。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

一、本发明采用的姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，通过设置的橡胶布，在保证橡胶布两侧的真空舱和扩压器无压差的情况下，在0.5小时左右便可实现真空舱的抽真空，降低了抽真空系统的耗能；在真空舱单独抽真空时，使用氮气吹除组件对真空舱进行氮气吹除，当真空舱真空度达到2Pa左右，使真空舱具有足够的干燥度，保障了穿舱供电的安全性，延长了供电电缆的使用寿命。

二、本发明采用的姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，基于姿控发动机真空舱试验环境，进行大热流真空环境的热流标定、实时调节和精确加载，通过控制加热灯阵按时间序列排布的输出功率，建立真空环境2000N姿控发动机热流密度多分区精确标定方法，并基于对热流计采集的标准热流密度对初始目标热流密度进行修正，实现热流密度多分区反馈控制，进而实现了待测姿控发动机在试验过程中热流的精确加载，解决了由于真空舱的温度变化，以及压力、振动等参数变化引起的热流密度波动，保证姿控发动机在不同试验工况下的恒定热流密度要求。

三、本发明采用的姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，通过在发动机固定支撑架设置的固定压板和隔热板，确保热试验过程中待测姿控发动机入口处及试车架传感器都在安全温度范围内，提高了姿控发动机热流密度加载试验的精度和安全性；同时在灯管背部外壁上均设置有红外反射涂层，可将灯阵框架处的热辐射反射至待测姿控发动机，保证热辐射绝的定向辐射，减少灯阵框架的热吸收。

四、本发明采用的姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，通过在冷却夹套内均匀布置多个盘管，使得真空舱降温更加均匀，避免了真空舱局部结霜和供电系统短路问题，提高了真空舱中试验的可靠性；设置的盘管还可延长液氮与真空舱内的换热时长，使液氮与真空舱充分换热，提高了液氮换热效率；当液氮换热完成后，通过电加热丝进行通电，使得液氮排放路温度升高，液氮在该处迅速挥发，既可加快舱内冷却循环，又保证室外无液氮排出，增加了真空冷却效率及人员操作安全性。

五、本发明采用的姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，通过在在穿舱管路上设置穿舱真空夹层和穿舱包覆层可保证在舱壁温度低于-100℃的情况下，穿舱管路内推进剂温度大于0℃，防止推进剂在该处发生凝固；通过在发动机入口管路上入口真空夹层和入口防热包覆层，可保证外界环境温度超过100℃(短暂)的情况下，管路内推进剂温度低于20℃；实现了推进剂在发动机推进剂入口高温环境下的有效隔热，提高了推进剂供应的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为本发明姿控发动机真空环境中的热流密度热试的热环境装置结构示意图。

图2为本发明中机械泵组和水蒸汽引射系统的安装结构示意图。

图3为本发明中供应管路安装结构示意图。

图4为本发明中固定支撑架和灯阵框架的安装结构示意图。

图5为本发明中橡胶布安装结构示意图。

图6为本发明中冷却夹套安装结构示意图。

图7为本发明中穿舱管路的剖视图。

图8为本发明中发动机入口管路的剖视图。

图中：

1-真空舱，2-供应管路，3-穿舱法兰，32-扩压器，33-管束降温器，34-端面法兰，35-橡胶布，36-压紧法兰，4-固定支撑架，41-隔热板，5-液氮容器，51-灯阵框架，6-冷却夹套，61-排出管路，62-盘管，7-加热装置，8-入口阀，9-姿控发动机模拟件，10-固定压板，21-舱外管路，22-穿舱管路，221-第一无碱玻璃纤维带层，222-第一单面镀铝聚酰亚胺单面压敏胶带层，223-第一保温棉层，23-发动机入口管路，231-第二无碱玻璃纤维带层，232-第二单面镀铝聚酰亚胺单面压敏胶带层，233-第二保温棉层，234-铝箔纸层，24-球头外套接管嘴，71-机械泵组，72-水蒸汽引射系统，73-隔离管路，74-隔离阀，75-机械泵抽气管路，76-第一引射抽气管路，77-第二引射抽气，78-第三引射抽气管路。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。

本实施例中的一种姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，包括以下步骤：

步骤1热环境装置的安装

步骤1.1如图1所示，姿控发动机模拟件9通过固定支撑架4安装在真空舱1内；姿控发动机模拟件9分为身部热流加载区和喷管尾部热流加载区，两个热流加载区均安装有加热灯阵和热流计组；每个加热灯阵分别通过灯阵框架51安装在相应的热流加载区；每个热流计组包括两支相同的热流计，分别为目标热流计和标准热流计，其中，目标热流计安装在试验中加热灯阵靠近发动机的一侧，标准热流计安装在待测姿控发动机表面；

步骤1.2供应管路依次分为舱外管路21、穿舱管路22和发动机入口管路23，相邻管路间通过球头外套接管嘴24连接；同时在各管路外设置真空夹层，在穿舱管路22和发动机入口管路23的真空夹层上分别设置穿舱包覆层和防热包覆层；其中穿舱管路22通过穿舱法兰3穿过真空舱壁；发动机入口管路23出口通过球头外套接管嘴24与姿控发动机模拟件9入口连接，将扩压器32入口端与姿控发动机模拟件9喷管相连，且扩压器32入口端封堵有至少一层橡胶布35；扩压器32穿过真空舱1后与管束降温器33相连；

步骤1.3封闭真空舱；

步骤2抽真空

步骤2.1如图2所示，用机械泵组71对橡胶布35两侧的真空舱1和扩压器32同时进行真空抽吸，确保抽真空过程中橡胶布35两侧无压差；

步骤2.2对真空舱1继续单独进行真空抽吸，抽吸过程中进行至少两次氮气吹除，置换真空舱1中的水汽；

步骤2.3液氮容器5内的液氮经真空舱1舱壁上的冷却夹套6对真空舱1进行降温，再经加热装置7加热成气体排出；

步骤3热流密度标定

步骤3.1用加热灯阵向姿控发动机模拟件施加热流，使标准热流计的实测热流密度达到试验要求的热流密度范围，关闭加热灯阵；采集并记录此过程中目标热流计的初始目标热流密度和标准热流计的标准热流密度；根据标准热流密度对初始目标热流密度进行校准得到目标准热流密度，并得到每个分区下各目标热流密度所对应的加热灯阵功率与加载时间控制曲线，其中初始目标热流密度的校准，即直接用标准热流密度替换初始目标热流密度；

步骤3.2根据步骤3.1中的控制曲线，得到各加热灯阵按时间序列排布的输出功率；

步骤3.3根据步骤3.2中各加热灯阵按时间序列排布的输出功率，计算得到各加热灯阵可控硅功率输出器按时间序列的模拟量输出值；

步骤3.4模拟姿控发动机模拟件在真空舱内的高模点火环境，可控硅功率输出器根据步骤3.3得到的模拟量输出值向加热灯阵供电，使加热灯阵向待测姿控发动机施加热流；同时，采集目标热流计的初始目标热流密度和标准热流计的标准热流密度；

步骤3.5根据标准热流密度对初始目标热流密度进行修正得到目标热流密度，此处修正用于避免高模点火环境的影响，即在地面真空舱内模拟姿控发动机飞行过程中的高空环境、高低温环境以及振动冲击环境的影响，控制器根据目标热流密度，实时调整可控硅功率输出器的模拟量输出值，向加热灯阵供电；姿控发动机模拟件各分区在试验要求的热流密度范围内进行反馈调节，得到目标热流密度与可控硅功率输出器调整后模拟量输出值的控制参数调节表；

步骤4姿控发动机热流密度热试试验

步骤4.1打开真空舱，拆除姿控发动机模拟件9和标准热流计，将待测姿控发动机替换姿控发动机模拟件9安装在真空舱1内，并在待测姿控发动机的喷管外侧安装挡火罩，再封闭真空舱；

步骤4.2重复步骤2，将真空舱抽真空达到点火试验要求的高模点火真空度，冷却夹套6并持续对真空舱1进行降温；

步骤4.3试验前对供应管路2进行抽真空排气，确保充填过程中无夹气现象；如图3所示，打开供应管路2的入口阀8，高压推进剂依次经过常温的舱外管路21、高温的穿舱管路22及发动机入口管路23后填充至发动机推进剂入口；

步骤4.4发动机点火，排出的高温气体将排气组件的橡胶布35熔融后，通过扩压器32降压，再通过管束降温器33降温后排出；同时，机械泵组71切换至水蒸汽引射系统72维持真空舱1内真空度；液氮容器5内的液氮经真空舱1舱壁上的冷却夹套6对真空舱1进行降温，再经加热装置7加热成气体排出；

然后，设定目标热流密度，根据步骤3.5中目标热流密度与可控硅功率输出器调整后模拟量输出值的控制参数调节表，找到目标热流密度对应的可控硅功率输出器调整后模拟量输出值，控制可控硅功率输出器向加热灯阵供电，进行发动机热流的精确加载，进行被待测姿控发动机的热流密度热试试验，模拟姿控发动机飞行中和大气摩擦产生的热量。

步骤1.1中，如图4所示，采用的加热灯阵通过固定压板10固定在固定支撑架4上，所述固定压板10和灯阵框架51之间设置有隔热板41；所述固定压板10上的螺钉均包覆有隔热棉，所述隔热板41与发动机固定支撑架4之间的间隙也设置有隔热棉。灯阵框架51上还设置有水冷组件，水冷组件用于固定支撑架、固定压板10和加热灯阵的冷却。

所述加热灯阵的灯管远离姿控发动机模拟件9的外壁上均设置有红外反射涂层，用于将灯阵框架51处的热辐射反射至待测姿控发动机模拟件9。

如图5所示，在扩压器32入口处还安装端面法兰34，将端面法兰34的靠近待测姿控发动机9一侧的端面安装橡胶布35，将橡胶布35的边缘粘贴在端面法兰34的另一端面上，用压紧法兰36将橡胶布35封堵在端面法兰34上。

步骤2.3中，如图6所示，真空舱1的降温采用真空舱低温组件，真空舱低温组件包括设置在真空舱1舱壁上的所述冷却夹套6、与冷却夹套6入口端相连的液氮容器5，与冷却夹套6出口端相连的排出管路61，所述排出管路62上设置有加热装置7。

步骤2.3中，采用的冷却夹套6包括多个盘管62，多个盘管62均匀分布在冷却夹套6内；采用的加热装置7包括电加热丝，所述电加热丝缠绕在排出管路61上。

步骤2.2中，氮气吹除压力不大于0.5MPa，每次吹除至真空舱1压力到达2kPa停止吹除，经过三次的吹除置换后，停止氮气吹除。

步骤1.2中，采用舱外管路21、穿舱管路22和发动机入口管路23的外壁均设置有真空夹层；在穿舱管路22和发动机入口管路23的真空夹层上分别设置穿舱包覆层和防热包覆层；如图7所示，采用穿舱管路22的穿舱包覆层包括由内至外依次包括第一无碱玻璃纤维带层221、第一单面镀铝聚酰亚胺单面压敏胶带层222、第一保温棉层223；如图8所示，采用发动机入口管路23的防热包覆层包括第二无碱玻璃纤维带层231、第二单面镀铝聚酰亚胺单面压敏胶带层232、第二保温棉层233、铝箔纸层234。

步骤4.3中，打开供应管路2的入口阀8时，高压推进剂向供应管路供应，高压推进剂的充填压力为正常推进剂压力的1.4-1.5倍，其中正常推进剂压力为0.5Mpa。

步骤4.4中，如图2所示，真空舱1和扩压器32通过隔离管路73连接，隔离管路73上设置有隔离阀74，所述真空舱1通过机械泵抽气管路75与机械泵组71连接，所述机械泵抽气管路75和水蒸汽引射系统72之间还设置有第一引射抽气管路76；所述真空舱1通过第二引射抽气77管路与水蒸汽引射系统72连接，所述第二引射抽气管路77和扩压器32之间通过第三引射抽气管路78连接；所述机械泵组71用于待测姿控发动机9点火前进行低真空度维持，所述水蒸汽引射系统72用于待测姿控发动机9点火过程中通过蒸汽发生器进行真空度维持。

以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1热环境装置的安装

步骤1.1姿控发动机模拟件(9)通过固定支撑架(4)安装在真空舱(1)内；姿控发动机模拟件(9)分为身部热流加载区和喷管尾部热流加载区，两个热流加载区均安装有加热灯阵和热流计组；每个加热灯阵分别通过灯阵框架(51)安装在相应的热流加载区；每个热流计组均包括两支相同的热流计，分别为目标热流计和标准热流计，其中，目标热流计安装在试验中加热灯阵靠近发动机的一侧，标准热流计安装在待测姿控发动机表面；

步骤1.2供应管路依次分为舱外管路(21)、穿舱管路(22)和发动机入口管路(23)，相邻管路间通过球头外套接管嘴(24)连接；同时在各管路外设置真空夹层，在穿舱管路(22)和发动机入口管路(23)的真空夹层上分别设置穿舱包覆层和防热包覆层；其中穿舱管路(22)通过穿舱法兰(3)穿过真空舱壁；发动机入口管路(23)出口通过球头外套接管嘴(24)与姿控发动机模拟件(9)入口连接，将扩压器(32)入口端与姿控发动机模拟件(9)喷管相连，且扩压器(32)入口端封堵有至少一层橡胶布(35)；扩压器(32)穿过真空舱(1)后与管束降温器(33)相连；

步骤1.3封闭真空舱；

步骤2抽真空

步骤2.1用机械泵组(71)对橡胶布(35)两侧的真空舱(1)和扩压器(32)同时进行真空抽吸，确保抽真空过程中橡胶布(35)两侧无压差；

步骤2.2对真空舱(1)继续单独进行真空抽吸，抽吸过程中进行至少两次氮气吹除，置换真空舱(1)中的水汽；

步骤2.3液氮容器(5)内的液氮经真空舱(1)舱壁上的冷却夹套(6)对真空舱(1)进行降温，再经加热装置(7)加热成气体排出；

步骤3热流密度标定

步骤3.1用加热灯阵向姿控发动机模拟件施加热流，使标准热流计的实测热流密度达到试验要求的热流密度范围，关闭加热灯阵；采集并记录此过程中目标热流计的初始目标热流密度和标准热流计的标准热流密度；根据标准热流密度对初始目标热流密度进行校准得到目标准热流密度，并得到每个分区下各目标热流密度所对应的加热灯阵功率与加载时间控制曲线；

步骤3.2根据步骤3.1中的控制曲线，得到各加热灯阵按时间序列排布的输出功率；

步骤3.3根据步骤3.2中各加热灯阵按时间序列排布的输出功率，计算得到各加热灯阵可控硅功率输出器按时间序列的模拟量输出值；

步骤3.4模拟姿控发动机模拟件在真空舱内的高模点火环境，可控硅功率输出器根据步骤3.3得到的模拟量输出值向加热灯阵供电，使加热灯阵向待测姿控发动机施加热流；同时，采集目标热流计的初始目标热流密度和标准热流计的标准热流密度；

步骤3.5根据标准热流密度对初始目标热流密度进行修正得到目标热流密度，控制器根据目标热流密度，实时调整可控硅功率输出器的模拟量输出值，向加热灯阵供电；姿控发动机模拟件各分区在试验要求的热流密度范围内进行反馈调节，得到目标热流密度与可控硅功率输出器调整后模拟量输出值的控制参数调节表；

步骤4姿控发动机热流密度热试试验

步骤4.1打开真空舱，拆除姿控发动机模拟件(9)和标准热流计，将待测姿控发动机替换姿控发动机模拟件(9)安装在真空舱(1)内，再封闭真空舱；

步骤4.2重复步骤2，将真空舱抽真空达到点火试验要求的高模点火真空度，冷却夹套(6)并持续对真空舱(1)进行降温；

步骤4.3试验前对供应管路(2)进行抽真空排气，确保充填过程中无夹气现象，打开供应管路(2)的入口阀(8)，高压推进剂依次经过常温的舱外管路(21)、高温的穿舱管路(22)及发动机入口管路(23)后填充至发动机推进剂入口；

步骤4.4发动机点火，排出的高温气体将排气组件的橡胶布(35)熔融后，通过扩压器(32)降压，再通过管束降温器(33)降温后排出；同时，机械泵组(71)切换至水蒸汽引射系统(72)维持真空舱(1)内真空度；液氮容器(5)内的液氮经真空舱(1)舱壁上的冷却夹套(6)对真空舱(1)进行降温，再经加热装置(7)加热成气体排出；

然后，设定目标热流密度，根据步骤3.5中目标热流密度与可控硅功率输出器调整后模拟量输出值的控制参数调节表，找到目标热流密度对应的可控硅功率输出器调整后模拟量输出值，控制可控硅功率输出器向加热灯阵供电，进行发动机热流的精确加载，进行被待测姿控发动机的热流密度热试试验。

2.根据权利要求1所述姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，其特征在于，步骤1.1中，采用的加热灯阵通过固定压板(10)固定在固定支撑架(4)上，所述固定压板(10)和灯阵框架(51)之间设置有隔热板(41)；所述固定压板(10)上的螺钉均包覆有隔热棉，所述隔热板(41)与发动机固定支撑架(4)之间的间隙也设置有隔热棉。

3.根据权利要求2所述姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，其特征在于，步骤1.1中，所述加热灯阵的灯管远离姿控发动机模拟件(9)的外壁上均设置有红外反射涂层，用于将灯阵框架(51)处的热辐射反射至待测姿控发动机模拟件(9)。

4.根据权利要求1-3任一所述姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，其特征在于，步骤2.3中，真空舱(1)的降温采用真空舱低温组件，真空舱低温组件包括设置在真空舱(1)舱壁上的所述冷却夹套(6)、与冷却夹套(6)入口端相连的液氮容器(5)，与冷却夹套(6)出口端相连的排出管路(61)，所述排出管路(62)上设置有加热装置(7)。

5.根据权利要求4所述姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，其特征在于，步骤2.3中，采用的冷却夹套(6)包括多个盘管(62)，多个盘管(62)均匀分布在冷却夹套(6)内。

6.根据权利要求5所述姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，其特征在于，步骤2.3中，采用的加热装置(7)包括电加热丝，所述电加热丝缠绕在排出管路(61)上。

7.根据权利要求6所述姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，其特征在于，步骤2.2中，氮气吹除压力不大于0.5MPa，每次吹除至真空舱(1)压力到达2kPa停止吹除，经过三次的吹除置换后，停止氮气吹除。

8.根据权利要求7所述姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，其特征在于，步骤1.2中，采用舱外管路(21)、穿舱管路(22)和发动机入口管路(23)的外壁均设置有真空夹层；在穿舱管路(22)和发动机入口管路(23)的真空夹层上分别设置穿舱包覆层和防热包覆层。

9.根据权利要求8所述姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，其特征在于，步骤1.2中，采用穿舱管路(22)的穿舱包覆层包括由内至外依次包括第一无碱玻璃纤维带层(221)、第一单面镀铝聚酰亚胺单面压敏胶带层(222)、第一保温棉层(223)。

10.根据权利要求9所述姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法，其特征在于，步骤1.2中，采用发动机入口管路(23)的防热包覆层包括第二无碱玻璃纤维带层(231)、第二单面镀铝聚酰亚胺单面压敏胶带层(232)、第二保温棉层(233)、铝箔纸层(234)。

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