姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。试验。试验。

【技术实现步骤摘要】
姿控发动机真空环境中的热流密度热试试验方法


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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：
[0004]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
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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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广会，寇鑫，秦永涛，吕欣，王冬，党栋，刘宇丰，牛强，吴飞飞，任钰，严岚，张鹏，王伟，廖云鹏，张腾飞，
申请(专利权)人：西安航天动力试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：