[发明专利]一种燃气与起动介质掺混建压压力确定方法及建压系统

说明书

本发明提供了一种燃气与起动介质掺混建压压力确定方法及建压系统，该方法包括：将燃气和起动介质的掺混气考虑为均相介质，确定此时建压为P₁；将掺混气认定为独立介质，引入燃气的流通面积分配系数α，则起动介质的流通面积分配系数为1‑α，确定此时建压为P₂；引入掺混系数β代表掺混程度，掺混建压的压力为：P_mix＝β·P₁+(1‑β)·P₂，其中0＜β＜1。建压系统包括管路连接的气瓶、减压阀、节流圈、截止阀、单向阀、掺混容腔和建压喉部。本发明提供的一种液氧甲烷燃气发生器在起动介质流量与燃气流量为相当量级情况下进行热试时，燃气与起动介质掺混建压系统、系统设计方法及掺混建压压力确定方法，保证了燃气发生器热试时起动介质流量的准确控制及建压的准确确定。

技术领域

本发明属于燃气发生器热试技术领域，特别涉及一种液氧甲烷燃气与起动介质掺混建压确定方法及建压系统。

背景技术

液体火箭发动机稳态工作过程中涡轮泵转速在数万转每分，涡轮泵转速从0rev/min爬升到额定工况的过程称为起动过程，根据是否有外部能源辅助起动方案有自身起动和强迫起动两类，当采用强迫起动方案时，若采用直接强迫起动主涡轮的方案且未将涡轮静子前分为起动介质容腔和燃气容腔，则起动用的起动介质(如氮气、氦气等惰性气体或火药燃气)会在主涡轮前建压，建压一般从0.3MPa至5MPa不等。由于主涡轮前即为燃气发生器的出口，之后燃气发生器点火过程则会在较大背压条件下进行，介质的充填特性、点火时间、所需点火能量等都会有差异。

在整机试验前一般会对燃气发生器单独进行考核，此时应按发动机起动状态下的背压条件进行考核，一般会采用氮气等起动介质的流动来模拟背压条件。当模拟较低的背压条件时，或燃气发生器自身建压较低时，不会考虑氮气等起动介质与燃气(驱动介质)掺混后的建压，一般只考虑流量较大的一方也可得到较好的精度。当氮气等起动介质流量与燃气流量为相当量级(小流量占大流量20％以上)时，只考虑一种介质建压则会带来较大偏差。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种液氧甲烷燃气发生器在起动介质流量与燃气流量为相当量级情况下进行热试时，燃气与起动介质如惰性气体掺混建压系统、系统设计方法及掺混建压压力确定，保证燃气发生器热试时起动介质流量的准确控制及建压的准确确定。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种液氧甲烷燃气与起动介质掺混建压压力确定方法，包括：

将燃气和起动介质的掺混气考虑为均相介质，确定此时建压为P₁；

将掺混气认定为独立介质，引入燃气的流通面积分配系数α，则起动介质的流通面积分配系数为1-α，确定此时建压为P₂，其中0＜α＜1；

引入掺混系数β代表掺混程度，掺混建压的压力为：P_mix＝β·P₁+(1-β)·P₂，其中0＜β＜1。

第二方面，一种液氧甲烷燃气与起动介质掺混建压系统，包括气瓶、减压阀、节流圈、截止阀、单向阀、掺混容腔和建压喉部；所述气瓶中装有起动介质，与掺混容腔通过输送起动介质的管路连接，自气瓶端至掺混容腔端管路上依次安装有减压阀、节流圈、截止阀和单向阀；掺混容腔与燃气发生器的出口管路连通，将掺混气输送至建压喉部，建压喉部用于模拟燃气发生器的工作状态，保证在一定的起动介质和燃气流量下掺混容腔中压力满足试验考核要求，掺混气经建压喉部后输出至涡轮泵。

第三方面，一种液氧甲烷燃气与起动介质掺混建压系统的设计方法，包括：