[发明专利]一种常规大型液体发动机推进剂流量现场校准系统及方法

说明书

本发明提出一种液体发动机推进剂流量现场校准系统及方法，能够使校准结果更加精确快捷，实现发动机试验中流量的高精度测量。该常规大型液体发动机推进剂流量现场校准系统，包括串联在主管路上并位于推进剂主容器与涡轮流量计之间的质量流量计，并配置有压力调节系统和推进剂回收管路，用于保证涡轮流量计的位置和状态与试车时一致，以质量流量计为标准，采用真实推进剂对涡轮流量计进行现场校准；推进剂回收管路与主管路串联，最终接至推进剂回收容器，推进剂回收容器用于储存排气过程和校准过程流过的推进剂。

技术领域

本发明属于液体火箭发动机试验领域，涉及一种液体发动机推进剂流量现场校准系统及方法。

背景技术

常规液体火箭发动机的推进剂为氧化剂与燃料的双组元液体介质，氧化剂与燃料接触会产生燃烧，具有较强的腐蚀性、剧毒性及危险性。

液体火箭发动机试验推进剂流量是考核发动机性能的关键参数，必须精准测量。

目前常规的流量测量方法是使用涡轮流量计进行，涡轮流量计具有响应速度快、使用方便等优点，其系数是在计量部门用水标定，精度满足0.5％的要求。安装到实际应用的管路上，由于流体物理性质(粘度和温度等)和管路的流场不同，会产生系统误差，降低测量精度；同时涡轮流量计为体积型流量传感器，还需通过测量推进剂的温度换算成密度，进行数据处理得到质量流量，增加了测量环节，不确定因素影响较多；另外涡轮流量计受叶轮摩擦损耗的影响，在长时间使用后，测量数据存在一定的变化，严重影响了热试车中发动机性能的判读。

质量流量计作为一种高精度的流量计，精度能够达到0.1％，广泛应用于流量测量领域，但目前并不适于对液体火箭发动机试验推进剂流量进行测量：基于质量流量计测量原理，大型火箭发动机试验时产生较大的振动与噪音会对质量流量计测量产生影响；同时质量流量计测量数据的响应速度较涡轮流量计偏慢，会影响发动机试验起动性能的判读。

发明内容

本发明提出一种液体发动机推进剂流量现场校准系统及方法，能够使校准结果更加精确快捷，实现发动机试验中流量的高精度测量。

本发明的解决方案如下：

该常规大型液体发动机推进剂流量现场校准系统，包括试车台原有的推进剂主容器和涡轮流量计；与现有技术相比，还包括串联在主管路上并位于所述推进剂主容器与涡轮流量计之间的质量流量计，并配置有压力调节系统和推进剂回收管路，用于保证涡轮流量计的位置和状态与试车时一致，以所述质量流量计为标准，采用真实推进剂对涡轮流量计进行现场校准；在主管路出口端的异径管路高点处设置有高点排气装置，用于排放管路中的多余气体；在质量流量计入口端的异径管路低点处设置有低点排液装置，用于在排气过程中将气排空使液体完全充满主管路；所述推进剂回收管路与主管路串联，最终接至推进剂回收容器，推进剂回收容器用于储存排气过程和校准过程流过的推进剂。

基于以上方案，本发明还进一步作了如下重要优化：

该常规大型液体发动机推进剂流量现场校准系统还设置有稳流系统(串联设置于主管路中)，用于将管路中的液体流量稳定到一个固定的水平。

上述稳流系统具体可采用不同口径的孔板来实现。

采用上述常规大型液体发动机推进剂流量现场校准系统的校准方法，包括以下步骤：

(1)对各管路分别进行气密性检查，对高点排气装置和低点排液装置进行检查；

(2)将推进剂主容器压力放空，阀门常开，推进剂主容器处于通空状态；

(3)采用真实推进剂，给推进剂主容器增压到设定压力，放液时间为10秒，记录流量数据；

(4)分多档调试流量调整范围，每档调试2～3次，以质量流量计为标准对涡轮流量计进行现场校准，校准后进行数据处理，对数据进行分析；每次调试前和调试后均对各管路进行检查；