CN117287316A - 一种姿控发动机推进剂供应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种姿控发动机推进剂供应系统，包括推进剂供应机构、加热机构、制冷机构。推进剂供应机构用于姿控发动机所需推进剂的供应，包括贮罐、推进剂截止阀、分支一管路主管路、分支二管路主管路。分支一管路主管路、分支二管路主管路为夹层结构，水浴装置调节误差不高于0.5℃，制冷组件调节误差不高于0.5℃。本发明解决了推进剂高温和低温分别控制、快速供应转换的难题，又能实现高低温的快速切换，节省了试验成本，实现入口管路推进剂高温、低温推进剂温度控制精度达到±1℃范围内的目标。
Description
技术领域
本发明属于姿控发动机试验技术领域，具体是一种姿控发动机推进剂供应系统。
背景技术
随着高空域、高纬度武器型号的进一步发展，所涉及的姿控发动机性能要求日益提高，发动机正式列装前需进行更为真实的环境试验。所涉及的高空模拟试验技术、低温试验技术、高温试验技术、力学冲击试验等各分项技术逐步发展并趋向成熟。
传统的环境模拟试验是在发动机不点火工作的条件下进行的，可视为静态环境模拟试验，但随着产品可靠性需求的日益增长，静态环境模拟试验已经不能满足现有的试验任务需求，在发动机点火工作的条件下，进行环境模拟是现在发动机研制过程的关键性试验。
这就要求在发动机点火所需的推进剂充填到发动机电磁阀前的条件下，进行高低温环境的快速实现及快速切换。
发明内容
为了解决目前推进剂高低温环境试验不能同时快速获得的难题，本发明提出了一种姿控发动机推进剂供应系统。
一种姿控发动机推进剂供应系统，包括推进剂供应机构、加热机构、制冷机构。
所述加热机构对推进剂供应机构的推进剂实施加热，所述制冷机构对推进剂供应机构的推进剂实施冷却。
所述推进剂供应机构用于姿控发动机所需推进剂的供应，包括贮罐、推进剂截止阀、分支一管路主管路、分支二管路主管路。
当姿控发动机需要供应常温或高于常温的推进剂时，推进剂依次经过所述贮罐、所述推进剂截止阀、所述分支一管路主管路，进入姿控发动机主体。当姿控发动机需要供应低于常温的推进剂时，推进剂依次经过所述贮罐、所述推进剂截止阀、所述分支二管路主管路，进入姿控发动机主体。
所述加热机构用于对推进剂管路中的推进剂实施加热，包括水浴装置、热介质通道。所述热介质通道位于分支一管路主管路的推进剂通道的外侧，热介质流经热介质通道，对分支一管路主管路的推进剂通道实施加热。所述水浴装置包括电加热器、金属软管、节流阀、管路接头，所述电加热器对热介质加热。
所述制冷机构用于对推进剂管路中的推进剂实施制冷，包括制冷组件、制冷剂通道。所述制冷剂通道位于分支二管路主管路的推进剂通道的外侧，制冷介质流经制冷剂通道，对分支二管路主管路的推进剂通道实施冷却。所述制冷组件包括循环泵、压缩机、出口阀、入口阀、内置容器。
上述的姿控发动机推进剂供应系统，所述推进剂供应机构还包括流量计、过滤器。
所述流量计、过滤器位于贮罐至分支一管路主管路、分支二管路主管路1之间，分别用于计量推进剂的流量和过滤推进剂。
上述的姿控发动机推进剂供应系统，所述推进剂供应机构还包括初级阀。
所述初级阀位于分支一管路主管路、分支二管路主管路1之前，用于打开或关闭贮罐至姿控发动机主体的推进剂。
上述的姿控发动机推进剂供应系统，所述推进剂供应机构还包括压力表、推进剂增压部分。
所述压力表通过阀门与贮罐连通，用于贮罐的抽真空。
所述推进剂增压部分与贮罐通过双位阀连通，用于贮罐推进剂的补充与贮罐增压。
上述的姿控发动机推进剂供应系统，所述分支一管路主管路为夹层结构，横截面由中心向外，依次为推进剂通道、热介质通道、隔热层。所述热介质由水浴装置流出，依次流经热介质入口阀、热介质通道、热介质出口阀，流回水浴装置。
所述分支二管路主管路亦为夹层结构，在横截面处，由中心向外，依次为推进剂通道、制冷剂通道、隔热层。所述制冷剂由制冷组件流出，依次流经制冷剂入口阀、制冷剂通道、制冷剂出口阀，流回制冷组件。
上述的姿控发动机推进剂供应系统，所述加热机构使用的热介质为水。
上述的姿控发动机推进剂供应系统，所述水浴装置还包括加热温度调节部分，所述加热温度调节部分可以自动调节热介质温度，调节误差不高于0.5℃。
上述的姿控发动机推进剂供应系统，所述制冷组件还包括制冷温度调节部分，所述制冷温度调节部分可以自动调节制冷介质温度，调节误差不高于0.5℃。
上述的姿控发动机推进剂供应系统，所述推进剂通道的内径为10mm，热介质通道的内径为24mm，制冷剂通道的内径为24mm。
上述的姿控发动机推进剂供应系统，所述推进剂通道由不锈钢管构成。
本发明的有益效果是：
一种姿控发动机推进剂供应系统，在发动机复杂环境试验中，进行推进剂高低温试验的发动机对于高低温快速转换、供应温度均匀性、温度控制精度提出了更高的要求。采用传导方式降温无法满足推进剂高低温快速供应要求。本发明建立了一套推进剂供应介质快速升温和降温系统，解决了推进剂高温和低温分别控制、快速供应转换的难题，能够实现1h内推进剂的快速升温和降温，能够实现5min内推进剂高低温转换供应。
一种姿控发动机推进剂供应系统，发动机的推进剂供应管路在主容器后、电磁阀前一分为二的设计，既保证了试验推进剂供应系统流阻的一致性，又能实现高低温的快速切换，节省了试验成本。
一种姿控发动机推进剂供应系统，通过加热水浴装置的调节及控制，能够实现入口管路推进剂高温温度的精确调节。入口管路推进剂高温温度控制精度可以达到±1℃范围内。
一种姿控发动机推进剂供应系统，通过制冷介质供应循环系统及低温制冷循环装置的调节及控制，能够实现入口管路推进剂低温温度的精确调节。入口管路推进剂低温温度控制精度可以达到±1℃范围内。
一种姿控发动机推进剂供应系统，科学地设置试验工艺流程，合理安排推进剂升温、推进剂降温、及试验系统快速切换的步骤及时机，形成了一套完整的高低温试验流程，能够实现姿控发动机高低温推进剂快速切换的热试车试验功能。
附图说明
图1是本发明组成机构示意图；
图2是本发明组件示意图；
图3是分支一管路主管路与加热机构剖视图；
图4是分支二管路主管路与制冷机构剖视图。
图中：1.推进剂供应机构；2.加热机构；3.制冷机构；4.姿控发动机主体；5.贮罐；6.流量计；7.过滤器；8.初级阀；9.推进剂截止阀；10.分支一管路主管路；11.分支二管路主管路；12.双位阀；13.压力表；14.水浴装置；15.热介质通道；16.制冷组件；17.制冷剂通道；18.推进剂通道；19.热介质入口阀；20.隔热层；21.热介质出口阀；22.制冷剂入口阀；23.制冷剂出口阀。
具体实施方式
实施例1
一种姿控发动机推进剂供应系统，主要由推进剂加热水浴装置、低温制冷循环装置、制冷介质供应循环系统、推进剂供应机构1等构成，如图1所示。
推进剂加热水浴装置亦称加热机构2，为推进剂供应管路升温的装置。实现推进剂的加热，主要包含水浴装置14、金属软管、高温节流阀、管接头、热介质通道15组成，热介质通道15为不锈钢管。通过温度闭环调节，可将热水加热至设定温度。装置可在指定温度范围内调节，调节后温度控制精度不高于0.5℃。
低温制冷循环装置亦称制冷机构3，为推进剂供应管路降温的装置。其内部设有容腔，可盛装酒精等制冷介质。通过设置低温制冷循环装置至指定温度，可将制冷介质降温至该温度，并通过循环压缩机将低温介质送至被降温场所。装置可在指定温度范围内调节，调节后温度控制精度不高于0.5℃。
推进剂供应主管路在发动机电磁阀入口前一分为二，两路分支均采用夹层结构,如图3、4所示。一路分支完成推进剂高温供应功能，在夹层腔体内部流通由高温水浴系统提供的高温热水，通过高温热水的循环流动及主管路外部的隔热包覆，实现供应推进剂准确的高温控制要求；另一路分支完成推进剂低温供应功能。在夹层腔体内部流通由低温制冷循环装置送达的低温制冷介质，通过制冷介质的循环流动及主管路外部的隔热包覆，实现供应推进剂准确的低温控制要求。
分支一管路主管路10推进剂通道18的内径为D1，D1＝10mm，热介质通道15的内径为D2，D2＝24mm。分支二管路主管路10推进剂通道18的内径为D3，D3＝10mm，制冷剂通道17的内径为D4，D4＝24mm。
推进剂供应管路为夹层结构，可以快速地实现进行升温、降温及更准确地恒温。而一般试验发动机采用推进剂高低温的点火程序时间较短，长时间点火程序仅需满足推进剂温度达到要求即可。为满足后续点火所需的推进剂量，在供应容器上方串联一个推进剂供应贮罐，在供应贮罐上方增压，使推进剂源源不断地进入推进剂容器。推进剂容器下方出液，出液流量为姿轨控发动机试验点火流量，该流量一般较小(在300g/s以下)，而推进剂消耗过程中，夹层内的换热介质仍在对其温度控制，通过实践证明，采取这种方式，既能满足推进剂量的要求，又能满足推进剂温度的要求，具有较好的实际效果。
一种姿控发动机推进剂供应系统工作流程为：
(1)完成发动机安装、供应管路配置及安装、测控系统配置工作。
(2)推进剂充填。缓慢打开供应容器(贮罐)手动总供应阀，对产品电磁阀前的推进剂供应管路进行推进剂充填，然后通过放液阀进行高点排气操作。排气结束后，关闭供应容器手动总供应阀。
(3)启动加热水浴装置对分支一管路主管路进行加热。
(4)启动低温制冷循环装置对分支二管路主管路进行降温。
(5)当分支一管路主管路温度达到预定值时，停止加热，等待点火。
(6)当分支二管路主管路温度达到预定值时，停止制冷，等待点火。
(7)打开分支一管路上的推进剂截止阀，关闭分支二管路主管路上的推进剂截止阀，按照试验程序进行推进剂高温点火。
(8)打开分支二管路上的推进剂截止阀，关闭分支一管路主管路上的推进剂截止阀，按照试验程序进行推进剂低温点火。
Claims (10)
1.一种姿控发动机推进剂供应系统，其特征在于，包括推进剂供应机构(1)、加热机构(2)、制冷机构(3)；
所述加热机构(2)对推进剂供应机构(1)的推进剂实施加热，所述制冷机构(3)对推进剂供应机构(1)的推进剂实施冷却；
所述推进剂供应机构(1)用于姿控发动机所需推进剂的供应，包括贮罐(5)、推进剂截止阀(9)、分支一管路主管路(10)、分支二管路主管路(11)；
当姿控发动机需要供应常温或高于常温的推进剂时，推进剂依次经过所述贮罐(5)、所述推进剂截止阀(9)、所述分支一管路主管路(10)，进入姿控发动机主体(4)；当姿控发动机需要供应低于常温的推进剂时，推进剂依次经过所述贮罐(5)、所述推进剂截止阀(9)、所述分支二管路主管路(11)，进入姿控发动机主体(4)；
所述加热机构(2)用于对推进剂管路中的推进剂实施加热，包括水浴装置(14)、热介质通道(15)；所述热介质通道(15)位于分支一管路主管路(10)的推进剂通道(18)的外侧，热介质流经热介质通道(15)，对分支一管路主管路(10)的推进剂通道(18)实施加热；所述水浴装置(14)包括电加热器、金属软管、节流阀、管路接头，所述电加热器对热介质加热；
所述制冷机构(3)用于对推进剂管路中的推进剂实施制冷，包括制冷组件(16)、制冷剂通道(17)；所述制冷剂通道(17)位于分支二管路主管路(11)的推进剂通道(18)的外侧，制冷介质流经制冷剂通道(17)，对分支二管路主管路(11)的推进剂通道(18)实施冷却；所述制冷组件(16)包括循环泵、压缩机、出口阀、入口阀、内置容器。
2.根据权利要求1所述的姿控发动机推进剂供应系统，其特征在于，所述推进剂供应机构(1)还包括流量计(6)、过滤器(7)；
所述流量计(6)、过滤器(7)位于贮罐至分支一管路主管路(10)、分支二管路主管路1之间，分别用于计量推进剂的流量和过滤推进剂。
3.根据权利要求1所述的姿控发动机推进剂供应系统，其特征在于，所述推进剂供应机构(1)还包括初级阀(8)；
所述初级阀(8)位于分支一管路主管路(10)、分支二管路主管路1之前，用于打开或关闭贮罐(5)至姿控发动机主体(4)的推进剂。
4.根据权利要求1所述的姿控发动机推进剂供应系统，其特征在于，所述推进剂供应机构(1)还包括压力表(13)、推进剂增压部分；
所述压力表(13)通过阀门与贮罐(5)连通，用于贮罐(5)的抽真空；
所述推进剂增压部分与贮罐(5)通过双位阀(12)连通，用于贮罐(5)推进剂的补充与贮罐(5)增压。
5.根据权利要求1所述的姿控发动机推进剂供应系统，其特征在于，所述分支一管路主管路(10)为夹层结构，横截面由中心向外，依次为推进剂通道(18)、热介质通道(15)、隔热层(20)；所述热介质由水浴装置(14)流出，依次流经热介质入口阀(19)、热介质通道(15)、热介质出口阀(21)，流回水浴装置(14)；
所述分支二管路主管路(11)亦为夹层结构，在横截面处，由中心向外，依次为推进剂通道(18)、制冷剂通道(17)、隔热层(20)；所述制冷剂由制冷组件(16)流出，依次流经制冷剂入口阀(22)、制冷剂通道(17)、制冷剂出口阀(23)，流回制冷组件(16)。
6.根据权利要求1所述的姿控发动机推进剂供应系统，其特征在于，所述加热机构(2)使用的热介质为水。
7.根据权利要求1所述的姿控发动机推进剂供应系统，其特征在于，所述水浴装置(14)还包括加热温度调节部分，所述加热温度调节部分可以自动调节热介质温度，调节误差不高于0.5℃。
8.根据权利要求1所述的姿控发动机推进剂供应系统，其特征在于，所述制冷组件(16)还包括制冷温度调节部分，所述制冷温度调节部分可以自动调节制冷介质温度，调节误差不高于0.5℃。
9.根据权利要求1所述的姿控发动机推进剂供应系统，其特征在于，所述推进剂通道(18)的内径为10mm，热介质通道(15)的内径为24mm，制冷剂通道(17)的内径为24mm。
10.根据权利要求1所述的姿控发动机推进剂供应系统，其特征在于，所述推进剂通道(18)由不锈钢管构成。
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