推进剂贮箱氦气增压系统启动特性研究

论文摘要

在某飞行器的推进系统研制中,采用氦气定压力增压系统给推进剂贮箱增压。增压系统是否稳定对发动机能否正常工作至关重要,由于飞行器的特殊要求,增压系统的启动过程特别复杂,影响因素较多。因此,必须对其启动特性进行系统的仿真分析和试验研究,以获得合理的参数配置,并保证系统的可靠工作。论文主要针对氦气增压系统的启动过程中,推进剂贮箱气枕(或隔膜)压力、发动机隔离活门前压力的变化规律进行研究。在掌握其变化规律的基础上,通过合理设计系统参数,提高增压系统的稳定性,以保证发动机可靠工作。论文首先对氦气增压系统的组成和工作原理进行了详细阐述,并对启动过程进行了重点分析。论文研究过程中,利用AMESim、Nastran等仿真分析软件对氦气增压系统及其关键组件,如压力调节器、减压器、隔膜等进行仿真分析,得到了相关参数对系统特性的影响规律,并提出具有针对性的改进措施。课题研究过程中,进行了压力调节器的压力特性试验、流量特性试验,系统启动特性的模拟试验、热试车试验等各项试验研究,并与仿真分析结果进行对比分析,获得了增压系统及其关键组件的各项性能参数,验证了系统参数设计的合理性和工作可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 国内外现状
• 1.2.1 氦气增压系统的现状
• 1.2.2 启动特性研究的现状
• 1.3 研究的内容和目标
• 第二章 增压系统工作原理
• 2.1 系统组成
• 2.2 系统工作原理
• 2.3 系统启动过程分析
• 第三章 压力调节器动态特性分析
• 3.1 阀门动力学基本理论
• 3.1.1 力的平衡方程
• 3.1.2 工质的连续性方程
• 3.1.3 工质的运动方程
• 3.2 弹簧研究
• 3.2.1 弹簧的模态分析
• 3.2.2 弹簧的参数辨识
• 3.3 膜片特性
• 3.3.1 膜片结构
• 3.3.2 膜片的刚度
• 3.4 系统阻尼分析
• 3.5 压力调节器模型
• 3.6 计算分析结果
• 3.6.1 压力特性分析
• 3.6.2 流量特性分析
• 3.6.3 压力调节器启动特性分析
• 3.6.4 贮箱初始气枕容积的影响分析
• 3.6.5 摩擦力的影响分析
• 第四章 增压系统启动特性仿真分析
• 4.1 液体管路模型
• 4.1.1 集总参数模型
• 4.1.2 分布参数模型
• 4.1.3 管路模型的选择
• 4.2 气体管路模型
• 4.3 系统结构
• 4.3.1 压力调节器模型
• 4.3.2 减压器模型
• 4.3.3 高压气源模型
• 4.3.4 贮箱模型（含隔膜）
• 4.3.5 两位四通电磁阀模型
• 4.3.6 隔离阀模型
• 4.4 仿真分析结果
• 4.5 改进措施
• 4.5.1 增大输送管内径
• 4.5.2 改变发动机流量变化规律
• 4.5.3 增加蓄能器
• 第五章 压力调节器和增压系统的试验研究
• 5.1 压力调节器压力特性试验
• 5.2 压力调节器的流量特性试验
• 5.3 贮箱预增压压力对系统特性的影响试验研究
• 5.4 启动过程模拟试验研究
• 5.5 热试车试验
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文