用于液体燃料火箭的阀定时系统技术方案

根据一个示例的液体燃料火箭发动机包括：燃烧器；液体燃料贮藏器，其经由燃料管线和第一阀连接到燃烧器；氧化剂贮藏器，其经由氧化剂管线和第二阀连接到燃烧器；阀控制器，其配置成将阀控制电流输出到第一阀，阀控制器存储用于基于第一阀的单次操作的电流曲线和电压曲线来确定阀的至少一个实际最小脉冲元的指令，并且该阀控制器配置成调整阀控制，以考虑至少一个实际最小脉冲元。至少一个实际最小脉冲元。至少一个实际最小脉冲元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于液体燃料火箭的阀定时系统


[0001]本公开大体上涉及阀控制，并且更具体地涉及用于缩短液体燃料火箭中的最小脉冲元持续时间(minimum impulse bit duration)的阀定时和控制。

技术介绍

[0002]液体燃料火箭以及其他类似系统利用阀和阀控制来控制进入燃烧器的燃料的流动，由此控制由燃烧器产生的推力。在阀的操作期间，阀被维持打开的最小时间周期被称为最小脉冲元(minimum impulse bit, MIB)，并且最小脉冲元规定能够应用于通过阀的流体流的控制粒度，并且因此规定液体燃料火箭发动机的推力控制的粒度。
[0003]任何给定的阀的最小脉冲元时间可能由于在阀的打开响应和关闭响应中的变化而变化。该变化取决于任何数量的因素，包括阀的使用时间、阀上的磨损、阀操作的环境条件等等。为了补偿该变化并且提供一致的可预测的控制，离散的阀操作典型地运行得比阀的实际最小脉冲元略长。

技术实现思路

[0004]在一个示例中，阀控制器包括至少一个电流传感器输入、至少一个电压传感器输入、处理器和存储器，该处理器连接到至少一个电流传感器输入和至少一个电压传感器输入，其中，阀控制器配置成基于单个阀操作的电流曲线和电压曲线来确定阀的至少一个实际最小脉冲元，并且其中，阀控制器配置成调整阀控制，以考虑至少一个实际最小脉冲元。
[0005]在先前所描述的阀控制器的另一示例中，实际最小脉冲元与至少一个外部因素相关联，并且其中，阀控制器配置成调整阀控制，以考虑至少一个实际最小脉冲元和至少一个外部因素。
[0006]在先前所描述的阀控制器中的任一个的另一示例中，外部因素是发动机压力和电池电压中的至少一个。
[0007]在先前所描述的阀控制器中的任一个的另一示例中，阀控制器配置成基于阀的初始操作来确定至少一个实际最小脉冲元。
[0008]在先前所描述的阀控制器中的任一个的另一示例中，阀控制器进一步配置成周期性地确定阀的经更新的最小脉冲元。
[0009]在先前所描述的阀控制器中的任一个的另一示例中，阀控制器进一步配置成基于阀的最近确定的经更新的最小脉冲元来调整阀控制。
[0010]在先前所描述的阀控制器中的任一个的另一示例中，最小脉冲元部分地基于初始阀打开时间，该初始阀打开时间被确定为电流曲线的斜坡上升(ramp up)中的下降(dip)。
[0011]在先前所描述的阀控制器中的任一个的另一示例中，最小脉冲元部分地基于完全关闭阀时间，该完全关闭阀时间被确定为电压峰值与阀控制电流被阀控制器驱动到零之间的时间。
[0012]在先前所描述的阀控制器中的任一个的另一示例中，最小脉冲元部分地基于初始
阀打开时间，初始阀打开时间被确定为电流曲线的斜坡上升中的下降。
[0013]在先前所描述的阀控制器中的任一个的另一示例中，至少一个电流传感器和至少一个电压传感器中的每个连接到阀控制信号线，并且配置成感测阀控制信号线。
[0014]在先前所描述的阀控制器中的任一个的另一示例中，阀控制信号线可控地连接到液体燃料火箭发动机阀。
[0015]在先前所描述的阀控制器中的任一个的另一示例中，液体燃料火箭发动机阀至少部分地控制液体燃料从燃料贮藏器到燃烧器的流动。
[0016]一种用于确定阀的最小脉冲元的示例性方法包括：监测阀控制信号的电流曲线和电压曲线；将初始阀打开时间确定为电流斜坡上升中的下降的起点，并且将阀完全关闭时间确定为阀控制信号的电压峰值；以及将阀的最小脉冲元确定为从初始阀打开时间到阀完全关闭时间的时间长度。
[0017]上文的方法的另一示例包括使阀的最小脉冲元与至少一个外部环境因素相关联。
[0018]在上文的方法中的任一个的另一示例中，至少一个外部环境因素包括发动机压力和电池电压中的至少一个。
[0019]上文的方法中的任一个的另一示例包括周期性地对该方法进行重新迭代并且在每次迭代时对所确定的阀的最小脉冲元进行更新。
[0020]根据一个示例的液体燃料火箭发动机包括：燃烧器；液体燃料贮藏器，其经由燃料管线和第一阀连接到燃烧器；氧化剂贮藏器，其经由氧化剂管线和第二阀连接到燃烧器；阀控制器，其配置成将阀控制电流输出到第一阀，阀控制器存储用于基于第一阀的单次操作的电流曲线和电压曲线来确定阀的至少一个实际最小脉冲元的指令，并且该阀控制器配置成调整阀控制，以考虑至少一个实际最小脉冲元。
[0021]以上所描述的液体燃料火箭发动机的另一示例包括配置成感测阀控制电流的电流曲线的至少一个电流传感器和配置成感测阀控制电流的电压曲线的至少一个电压传感器。
[0022]本专利技术的这些特征和其他特征能够从以下的说明书和附图中最好地理解，其以下部分是简要描述。
附图说明
[0023]图1示出高度示意性的示例性液体燃料火箭发动机。
[0024]图2示意性地示出用于在图1的液体燃料火箭发动机中利用的示例性阀控制系统。
[0025]图3示意性地示出用于图2的阀控制系统的阀定时图表。
[0026]图4示意性地示出用于操作阀的过程，其使用经验性定时数据来确定特定的阀的最小脉冲元。
具体实施方式
[0027]图1示意性地示出示例性的高度示意性的液体燃料火箭发动机10。出于解释的目的，将发动机10的与本公开无关的系统和控制省略和/或简化，并且实施本文中所描述的概念的实际的液体燃料火箭发动机能够包括如实施实际示例将必需的任何数量的额外构造和系统。液体燃料火箭发动机10包括液体燃料贮藏器20、氧化剂贮藏器30以及燃烧器40。液
体燃料贮藏器20经由燃料管线22连接到燃烧器40，并且流体阀24控制液体燃料进入燃烧器40的流动。类似地，氧化剂贮藏器30经由流体管线32连接到燃烧器40，并且氧化剂进入燃烧器40的流动经由流体阀34控制。阀24、34中的每个经由控制器50控制。
[0028]在燃烧器40内，液体燃料和氧化剂被混合并点燃，并且所产生的燃烧产物被通过喷嘴42排出，由此产生推力。所产生的推力的大小由注入到燃烧器40中的液体燃料的量控制。由于多种条件(诸如磨损和环境条件以及阀与阀之间的制造变化)，阀24的最小脉冲元能够包括变化，并且落入公差窗内。为了提供可能的最大程度地离散的控制，期望使变化最大限度地减小。
[0029]在继续参考图1的同时，图2示意性地示出阀构造100，该阀构造100包括电控阀110，该电控阀110在阀110打开时允许流体120穿过阀110，并且在阀110关闭时防止流体120穿过。阀110经由电流信号130控制。电流信号130起源于控制器140的电流驱动器142部分。电压传感器132和电流传感器134配置成(分别)监测作为对阀110的输入的电流信号130的电压和电流。向控制器140内的处理器144提供每个传感器132、134的传感器输出。
[0030]在阀110的操作期间，控制信号130被命令到高电流水平以初始地打开阀110，并且然后降低到较低的“维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种阀控制器，包括：至少一个电流传感器输入；至少一个电压传感器输入；处理器和存储器，所述处理器连接到所述至少一个电流传感器输入和所述至少一个电压传感器输入，其中，所述阀控制器配置成基于单次阀操作的电流曲线和电压曲线来确定阀的至少一个实际最小脉冲元，并且其中，所述阀控制器配置成调整阀控制，以考虑所述至少一个实际最小脉冲元。2.根据权利要求1所述的阀控制器，其特征在于，所述实际最小脉冲元与至少一个外部因素相关联，并且其中，所述阀控制器配置成调整所述阀控制，以考虑至少一个实际最小脉冲元和至少一个外部因素。3.根据权利要求2所述的阀控制器，其特征在于，所述外部因素是发动机压力和电池电压中的至少一个。4.根据权利要求1所述的阀控制器，其特征在于，所述阀控制器配置成基于所述阀的初始操作来确定所述至少一个实际最小脉冲元。5.根据权利要求1所述的阀控制器，其特征在于，所述阀控制器进一步配置成周期性地确定所述阀的经更新的最小脉冲元。6.根据权利要求5所述的阀控制器，其特征在于，所述阀控制器进一步配置成基于所述阀的最近确定的经更新的最小脉冲元来调整阀控制。7.根据权利要求1所述的阀控制器，其特征在于，所述最小脉冲元部分地基于初始阀打开时间，所述初始阀打开时间被确定为所述电流曲线的斜坡上升中的下降。8.根据权利要求1所述的阀控制器，其特征在于，所述最小脉冲元部分地基于完全关闭阀时间，所述完全关闭阀时间被确定为电压峰值与阀控制电流被所述阀控制器驱动到零之间的时间。9.根据权利要求8所述的阀控制器，其特征在于，所述最小脉冲元部分地基于初始阀打开时间，所述初始阀打开时间被确定为所述电流曲线的斜坡上升中的下降。10.根据权利要求1所述的阀控制器，其特征在于，所述至少一个电流传感器和所述至少一个电压传感器中的每个连接到阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：航天喷气发动机洛克达因股份有限公司，
类型：发明
国别省市：