动力系统大气垫容积启动充填仿真及试验研究

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1、第38卷第6期火箭推进Vol_38．№．62012年12月JOURNALOFROCKETPROPULSIONDec．2012动力系统大气垫容积启动充填仿真及试验研究张雪梅，朱佳春(北京航天动力研究所，北京100076)摘要：应用AMESim系统建模和仿真软件并考虑减压阀出口不同节流孔板孔径节流能力，建立了贮箱加注仅为满载加注量40％条件下的系统启动充填过程仿真模型。计算了电爆阀打开后贮箱出口压力变化曲线，获得系统初始充填时间。依据仿真结果结合系统实际情况完成系统冷试验证试验，试验结果与仿真计算数据基本一致。关键词：系统充填；仿真；试验；AMESim中图分类号：V434—34文献标识码：A

2、文章编号：1672—9374f2012106—0001—04FillingsimulationandtestresearchofpowersystemwithlargeullagevolumeZHANGXue—mei，ZHUJia-chun(BeijingAerospacePropulsionInstitute，Beijing100076，China)Abstract：Accordingtothrottleabilityofdifferentorificeplateatexitofpressurereducingvalve，thesimulationmodelofstart-upandf

3、illingprocessundertheconditionof40％full-·loadfillingquantitywasbuiltwiththesoftwareAMESim．Thecurvesofpressurehistoryatthetank’Sexitwerecalculatedafterelectricexplosionvalvewasopened，andtimeofthestart-upandfillingprocesswasobtained．Dependingonthesimulatedresultsandactualconditionofthesystem，coldte

4、stofthesystemwascompleted．Thetestresultsarecoincidentwiththesimulationresults．Keywords：fillingofsystem；simulation；test；AMESim只能是降低加注量才能达到试验目的，经系统核0引言算最终将地面试验的加注量定位为满载加注量的4O％。动力系统作为飞行器的主要产品，以不小于动力系统推进剂加注量为满载加注量的40％1．5m／sz的加速度起飞。但动力系统满载状态下意味着贮箱气垫变为满载状态下气垫容积的30整个飞行器产品重量约为其空载重量的2倍，动倍，大气垫状态下系统启动后贮箱充填将

5、为大流力系统发动机地面状态推力无法实现满载起飞，量充填，为防止大流量充填可能对增压气体流道收稿日期：2011-09—28；修回日期：2012—10—11基金项目：国家863项目(2008AA702303)作者简介：张雪梅(1979一)，女，高级工程师，研究领域为姿轨控发动机系统2火箭推进2012年12月及贮箱组件产生结构影响，决定在减压阀出口增按管路计算，并忽略电爆阀打开过程所用的时加节流孔板以降低充填速度，同时节流孔板的节间。为了能够获取阀门和调节器等自动器组件的流又不能影响发动机正常工况。内部动态变化信息，利用AMESim提供的液压、要解决上面的问题仅通过设计计算很难保证，气动和电磁

6、等元件设计库(如HCDLibrary，PCD但要进行多次试验验证计算的准确性成本太高。Library1，根据阀门和调节器的实际物理结构布局因此，决定采用AMESim软件进行建模和仿真分选取对应的元件模块，搭建出尽可能接近实际物析，根据仿真结果结合工程设计经验最终由系统理模型的仿真模型。本文中减压阀等组件的仿真冷试来验证，既保证设计准确又减少试验成本。模型都采用这种建模方法，仿真中假设工作介质氦气为理想气体，服从多变规律。1系统简介动力系统主要组件包括气瓶、减压阀、止回阀、贮箱、加注泄出阀、发动机、控制电缆等组成，动力系统原理示意图见图1。图2气路系统仿真模型Fig．2Simulation

7、modelofgaspath3仿真结果利用AMESim仿真软件建立的数学模型与产品气路系统一致，只是在减压阀出口安装了节流1一充气阀；2-气瓶；3-电爆阀；4-减压阀；孔板。为了能够更真实地模拟系统工作情况，仿5一安全阀；6-止回阀；7-燃料贮箱；8一加注泄出阀；9-氧化剂贮箱；10一发动机真过程中主要考虑两方面的因素，包括：图1动力系统原理简图1)在保证气路系统启动过程充填稳定又不影Fig．1Schematicdiagramofp