动力系统试验台充气系统优化设计

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1、第42卷第2期2016年4月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．42，No．2Apr．2016动力系统试验台充气系统优化设计宋晶晶，郭敬，王海峰，刘瑞敏(北京航天试验技术研究所，北京100074)摘要：某试验台承担了多项运载火箭动力系统的试验任务，试验前需要对箭上气瓶进行充气。由于箭上所带气瓶个数较多，充气压力较高，充气所需时间较长，操作人员工作量较大。同时，满足总体单位充气速率要求的难度较大。为了解决以上难题，借助AMESim软件对地面工艺系统进行仿真，获得箭上气瓶充气流量及地面气源压力的变化

2、情况。根据仿真结果进行优化设计，通过在试验系统上增设孔板和增加数显二次仪表等针对性措施，实现了箭上气瓶充气速率在线调节的功能。对气瓶充气流程进行优化，充气气源采取高、低压切换逐瓶供应的方式。经动力系统试验考核，验证了系统优化设计的有效性。关键词：动力系统试验；充气；系统优化中图分类号：V433—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2016)02—0073—06OptimaldesignongasinflationsystemofpowersystemteststandSONGJingiing，GUOJing，WA

3、NGHaifeng，LIURuimin(BeijingInstituteofAerospaceTestingTechnology，Beijing100074，China)Abstract：Thelaunchvehiclepowersystemtestsareconductedatthenewgenerationlaunchvehiclepowersystemteststand．Thegascylindersontherocketshouldbeinflatedbeforethetest．Thegasinflationusua

4、llylastsalongtimebecauseofsomanygascylindersontherocketandthehighgaspressure．Andthetaskofoperatorsisveryheavybeforetestsbeginning．Additionally,theairinflationspeediscontrolleddifficultly．Forsolvingtheproblemsabove，theprocesssystemonthegroundwassimulatedbyusingtheAM

5、ESimsoftware，andtheairinflationflowandthechangeofthegaspressurewasobtained．Basedonthesimulationresult,thedesigncanbeoptimized．Somepertinentmeasureswereadoptedtooptimizethegasdistributionsystemandachievetheonlineregulationofairinflationspeed．Atthesametime，theairinfl

6、ationprocessofgascylinderswasoptimized．Thevalidityandreliabilityofsystemoptimizationwasprovedbylaunchvehiclepowersystemtests．Keyword$：powersystemtest；airinflation；systemoptimization收稿日期：2015—12—25；修回日期：2016—03—13作者简介：宋晶晶(1982一)，女，硕士，研究领域为液体火箭发动机地面试验技术74火箭推进2016年4月0

7、引言动力系统试验台承担了多项运载火箭动力系统试验任务，试验前需要对箭上气瓶进行充气。由于箭上所带气瓶个数较多，充气压力较高，因此，箭上气瓶充气所需时间较长。如：某助推模块共有30个容积60L的箭上增压气瓶，充气压力35MPa，发动机有4个容积22L的氮、氦气瓶，充气压力23MPa。试验前气瓶需连续充气约10h，操作人员工作量很大。不同人员操作，充气速率的控制有所差异，且充气初始阶段气瓶背压较小，容易出现充气速率过快现象。随着气瓶压力升高，背压逐渐变大，充气速率变慢，导致充气时间过长。为了提高箭上气瓶充气效率，高压氯充气满足总

8、体充气速率要求，在分析充气速率影响因素的基础上，利用AMESim软件对地面工艺系统进行数值仿真，获得充气过程箭上气瓶充气流量及地面气源压力变化情况，并根据仿真结果对工艺系统进行优化，同时改进充气流程，缩短箭上气瓶充气的时间，提高地面高压气源充气有效利用率。1问题分析考虑到箭上气瓶最高充气压