[发明专利]一种发动机阀门性能测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于固体姿轨控发动机燃气控制阀性能试验的测试装置方法，属于航空航天领域。

背景技术

姿轨控发动机燃气控制阀是固体姿轨控发动机的关键部件，在热试车过程中具有不可重复使用性。通过冷气试验可以测量燃气控制阀的特性，但是由于冷气试验需要加装冷气管路，因而会对测试结果产生干扰。此外，姿轨控阀体本身的排气孔也会产生气体泄漏干扰力，控制阀闭合时从间隙中流出的气流会产生阀门泄漏干扰力。

阀门泄漏量与排气孔泄漏量约为几N，相对于主推力的几十N大小来说，产生的影响并不能忽略不计，否则将影响姿轨控发动机的正常工作，致使导弹脱靶。因此需要一种姿轨控发动机控制阀性能测试方法，既能对阀门的设计改进提供依据，也可以为总体设计提供修正数据。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有固体姿轨控火箭发动机工程应用测试系统中存在的不足，提供了基于四分力测试试验装置的燃气控制阀的性能测试装置及方法，能够实现如下功能：

(1)测量冷气管路干扰力的力值；

(2)测量排气孔泄漏量的力值；

(3)测量阀门泄漏量的力值。

本发明具有以下有益效果：

1、建立了燃气控制阀门性能测试装置及方法，为阀门的设计改进提供依据；

2、大大提高了测试效率和品质，保证试验过程的安全性。

所述测试发动机的喷管数为偶数对称分布时均可适用本测试方法，仅需留2个喷口其余喷管用堵头堵死。

优选的，阀门为双喷管姿轨控阀门。

优选的，发动机喷管与测试传感器位于同一平面，且供气方式采取顶端供气。

优选的，通过测量力的Fx、Fy方向分量来实现阀门性能的测试。

优选的，通入冷气的时间由采集到稳定数据的时间所决定。

附图说明

图1本发明所用设备的连接剖面图。

图2本发明控制阀安装示意图。

图3控制阀立体图。

图4冷气管路干扰力与排气孔干扰力示意图。

图5喷喉泄漏量干扰力受力图。

图6本发明的试验流程图。

具体实施方式

如图1、图2所示，固体火箭发动机燃气控制阀性能试验的测试装置包括：试验台本体1，冷气控制系统2，冷气输送管路3，手轮4，滑轮组件5，支杆6，喷管7，排气孔8。其中，冷气控制系统2安装于试验台本体1上，高压冷气经过冷气输送管路3输送到燃气控制阀处，由冷气控制系统2控制燃气阀门的开关，经由姿轨控发动机推力试验台上的压力传感器采集数据，并输送到采集系统。

如图3所示，冷气输送管路3自上而下安装在燃气控制阀上端。燃气控制阀中间的小孔是排气孔8，左右两端为喷管，控制机构采用摆锤机构，通过高低电平来控制摆锤的左右摆动，以控制气流的通断。

下面结合图4图5对冷气输送管路3干扰力与排气孔8干扰力的测试方法进行说明。

首先假定冷气输送管路3干扰力恒定，记为Fc；排气孔8干扰力认为恒定，记为Fe；传感器所得的力值记为Ft。则根据受力分析可得：

Fc+Fe＝Ft (1)

如图4所示，对冷气输送管路3干扰力值以及排气孔8干扰力值进行测试，步骤如下：

(1)把左侧喷喉与右侧喷喉均用堵头堵住。

(2)通入冷气，此时排气孔和冷气管路的干扰力的合力Ft通过采集传感器数据获得。

(3)把左侧喷喉与右侧喷喉调转180度，并均用堵头堵住。

(4)通入冷气，此时排气孔力值不变，方向改变，冷气管路力值与方向都不改变，其合力可通过采集传感器数据获得。

(5)通过数据处理，把两次试验测量的合力求和均分即为冷器管路干扰力。

(6)把步骤(5)求得的冷器管路干扰力带入公式1即可求得排气孔干扰力。

如图5所示，对阀门泄漏力值Fv进行受力分析，可得

Fc+Fe+Fv＝Ft (2)

基于上述分析，进行阀门泄漏力值测试，步骤如下：

(1)把左侧喷喉用堵头堵住，右侧喷喉保持畅通。

(2)通入冷气，排气孔干扰力、冷气管路的干扰力和阀门泄漏力的合力Ft可通过采集传感器数据获得。因为排气孔与冷气管力值已经求出，所以把此时的测量值减去已经求得的排气孔干扰力和冷气管路干扰力带入公式2即可求出右侧喷喉泄漏量的力值。

(3)把右侧喷喉用堵头堵住，左侧喷喉保持畅通。

(4)通入冷气，排气孔干扰力、冷气管路的干扰力和阀门泄漏力的合力Ft可通过采集传感器数据获得。因为排气孔与冷气管力值已经求出，所以把此时的测量值减去已经求得的排气孔干扰力和冷气管路干扰力带入公式2即可求出左侧喷喉泄漏量的力值。