[发明专利]一种基于圆光栅的旋转阀辅助导流排气面积测量方法

说明书

本发明公开的一种基于圆光栅的旋转阀辅助导流排气面积测量方法，属于旋转阀测量技术领域。本发明实现方法为：基于圆光栅与辅助导流排气孔的位置对应关系，通过读数头读取圆光栅刻度线变化，获取辅助导流孔的位置x信号。数据处理模块根据建立的S₂与x函数关系直接实时输出S₂随x变化曲线图，获取单个或多个周期性分布辅助导流排气孔有效排气面积S₂随运动位置x实时变化规律，实现非接触方式进行排气面积测量。本发明要解决的技术问题为：基于圆光栅实现单个或多个周期性分布辅助导流排气孔有效排气面积的非接触式测量，进而能够避免接触式测量带来的烧蚀、变形、磨损等问题，此外，还具有误差小、实时性好的优点。

技术领域

本发明涉及旋转阀辅助导流排气面积测量方法，具体涉及一种基于圆光栅的旋转阀辅助导流排气面积测量方法，属于旋转阀测量技术领域。

背景技术

随着我国航空宇航科学技术的不断进步，越来越多高能复合推进剂被应用到新型号固体火箭发动机(SRM)研制工作中，然而高能复合推进剂燃烧进程中易产生燃烧不稳定，譬如压力振荡等，导致SRM熄火甚至爆炸。为了表征推进剂的燃烧稳定性，引入压力耦合响应函数(R_p)，其实部大小用于表征推进剂燃烧稳定性。由于目前理论计算方法尚不成熟，针对复杂配方高能推进剂其R_p主要通过实验手段测量获取。

上世纪80年代Brown,R.S.等人提出“旋转阀测试方案”，该方案具有测试精度高、测试值接近真实发动机工况等特点，是一种良好的测试方案。然而旋转阀测试方法对辅助导流排气通道面积变化实时测量精度要求较高，传统方法主要采用接触式的方案进行测量，譬如采用运动Teflon探针与黄铜片相结合的方式，通过探针与黄铜片接触的形式间接获取排气通道面积变化情况。但在高温高压燃气条件下，运动探针存在变形、烧蚀、磨损等问题，且需要经常更换及位置定位，使得接触式方案存在测量误差大、实时性差，定位可靠性低、费工又费时的问题。基于上述存在的挑战性，国内研究者尚未提出有效的解决方案，这使得具有良好测试效果的“旋转阀测试方案”当前未在国内得到推广应用，进而影响高能推进剂R_p的精确测量工作。因此，需要提出一种克服上述问题的可替代面积测量方法，应用于旋转阀测试系统，提高我国固体推进领域响应函数测试精度。

发明内容

为解决目前已知面积实时测量方法存在误差大、实时性差等问题，本发明公开的一种基于圆光栅的旋转阀辅助导流排气面积测量方法要解决的技术问题为：基于圆光栅实现对旋转阀辅助导流排气面积的非接触式测量，进而能够避免接触式测量带来的烧蚀、变形、磨损等问题，此外，还具有误差小、实时性好的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种基于圆光栅的旋转阀辅助导流排气面积测量方法，在旋转阀主轴外端开有键槽的一侧通过固定的形式安装圆光栅，在距圆光栅周向端面预设距离固定安装光栅探头，旋转阀主轴中部沿径向均匀分布M个辅助导流排气孔，在辅助导流排气孔对应所在径向位置固定安装定子通道，所述的定子通道与辅助导流排气孔外周表面相切。根据辅助导流排气孔形状建立辅助导流排气孔运动距离x与光栅探头探测到的刻度线数量i之间的关系，此外，根据辅助导流排气孔形状和定子通道孔的形状建立辅助导流排气孔有效排气面积S₂与辅助导流排气孔运动距离x之间的函数关系，最终确定辅助导流排气孔有效排气面积S₂与光栅探头探测到的刻度线数量i之间的关系，进而能够实时得出有效排气面积S₂与运动距离x的关系曲线图，即实现单个辅助导流排气孔完整经过定子通道过程中效排气面积S₂的实时非接触式测量。

当旋转阀主轴转动时，单个辅助导流排气孔完整经过定子通道的过程定义为一个有效排气周期，作为优选，为保证一个有效排气周期内辅助导流排气孔的有效排气面积S₂呈正弦变化，设计辅助导流排气孔为圆孔，定子通道为方形。