[发明专利]全弹性微小流量测量装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种全弹性微小流量测量装置，具体涉及无水肼推进剂微小流量测量技术领域。

背景技术：

小功率(0.1-3kW)电弧加热发动机(Arcjet)具有比冲高、推力小、控制精度高、结构简单等优点，被广泛用以承担同步卫星和中低轨道卫星的位置保持、轨道控制等任务。Arcjet以肼(N₂H₄)为推进剂不仅能获得较高的性能，同时由于与化学推进系统共用推进剂贮箱与阀门，可以使推进系统的结构更加简单、质量更轻，因而更具有工程应用的优越性。

推进剂流量控制与测量是N₂H₄电弧加热发动机研制与应用中的关键技术。小功率电弧加热发动机N₂H₄工作流量非常小，一般仅为10mg/s～60mg/s；同时，N₂H₄的腐蚀性、粘附性极强且极其容易挥发，常规流量控制测量装置无法满足N₂H₄电弧加热发动机推进剂流量控制与测量的精度、可靠性和安全性要求，给以N₂H₄为推进剂的电弧加热发动机的研制工作增加了难度。

鉴于N₂H₄推进剂危险性和相应微小流量测量技术空白状态，国外在N₂H₄电弧加热发动机研制过程中，多以N₂、H₂混合模拟完全分解后的N₂H₄。少数电弧加热发动机地面试验以N₂H₄为推进剂并进行流量测量，但未就试验中流量测量的重要细节进行公开报道。

目前，国内在微小流量测量方面的技术已经具有较高水平，但尚未具有满足N₂H₄电弧加热发动机推进剂微小测量要求的流量测量装置。工程应用中，在以往以N₂H₄为推进剂的单组元、双组元发动机试验过程中，发动机的推进剂质量流率相对比较大，一般采用称重法获得N₂H₄平均质量流率，而这些流量测量装置中液气路的管路均未采用弹性连接管路，对推进剂流量测量具有较大的影响。对于N₂H₄电弧加热发动机，推进剂流量只有mg/s量级，采用非弹性连接管路的流量测量装置，无法满足Arcjet试验研究中N₂H₄微小流量精确测量的要求。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种全弹性微小流量测量装置，根据以N₂H₄为推进剂低功率电弧加热发动机试验研究中微小流量测量实际需求，针对强腐蚀性、强挥发性N₂H₄微小流量测量的特殊要求，发明了适用于N₂H₄微小流量测量的全弹性稳态微小流量测量系统。发明采用弹簧状不锈钢细管连接支撑组件与推进剂贮箱，成功避免供给管路刚性连接影响微小流量测量的问题；采用压力补偿方法进一步提高了流量测量的准确性。为低功率电弧加热发动机试验研究与工程应用提供了必要的前提基础。

本发明的技术方案如下：

一种全弹性微小流量测量装置，包括支撑架组件、精密分析天平、推进剂贮箱、液气路全弹性连接管路、控制阀门、单稳电磁阀门和压力补偿单元。

支撑架组件由支撑架底座和上支撑架组成，支撑架底座通过螺钉固定在地面上，上支撑架设有四根横梁，上支撑架与支撑架底座之间采用可调节螺杆连接。

精密分析天平水平安放在上支撑架的平台上。

推进剂贮箱为一圆球体，推进剂贮箱入口处采用球头螺母连接密封，并通过推进剂贮箱供给管路接口分别连接两路液气路全弹性供给管路8，实现对贮箱进行加注、增压、供给等功能；为保证在测量过程中贮箱平稳放置在天平上，在推进剂贮箱底部设有一个圆盘形铝制的贮箱固定托盘，固定在天平托盘上。

液气路弹性供给管路，一端与推进剂贮箱入口处连接，另一端被弹性固定块固定在支撑架横梁上，该液气路弹性供给管路采用直径2mm、内径为1.5mm的金属细管，而且必需保证金属管具有足够弹性。