磁锁式双稳态自锁阀响应特性理论研究

空间飞行器推进系统中大量使用磁锁式双稳态自锁阀,其响应特性是设计中的重要环节,直接影响推进系统的精确控制。由于自锁阀一般采用双线圈控制,两驱动线圈间存在互感现象,响应特性的设计计算与电磁阀有明显区别,有必要对自锁阀的响应特性进行理论分析研究。根据磁锁式双稳态自锁阀工作原理及特点,建立控制电路和磁路等效模型,基于电磁感应定律推导出模型对应的电压平衡方程和力平衡方程,求解得出了自锁阀响应特性简化理论计算公式。公式解释了自锁阀在控制释放回路中感应电流会延长响应时间、增加电流比的原理,明确了自锁阀的动作裕度不会因电流比变化而受到影响的特点。根据推导出的简化理论公式对阀门产品响应特性进行仿真计算,计算结果和产品实际测试数据基本吻合。由简化理论公式研究表明:如自锁阀控制线圈回路中有感应电流,感应电流越大则自锁阀响应时间越长、自锁阀开启或关闭电流比越大,但自锁阀克服外力动作的能力不会因为感应电流存在而受到影响。     

基于CFD的两级气动直接力控制阀静态特性

通过对一种两级气动直接力控制阀进行结构参数设计和基于计算流体力学(CFD)的静态特性仿真研究,比较分析了前置级阀挡板及主阀芯在不同位置时阀腔内流场的流动状态和压力损失情况并提出优化措施,得到了挡板位置-流量特性曲线和位置-气动力特性曲线、主阀芯位置-流量特性曲线以及主阀输出推力。利用推力测量试验台进行了原理样机的热试,实测结果与仿真结果基本一致,证明了对两级直接力控制阀的静态特性分析是准确的。分析结果表明,在入口压力保持不变的情况下,前置级阀挡板及主阀芯开口度增大,喷管的输出流量也增大,处于中位时两喷管输出总流量最大;当挡板自中位向极限位置运动时,气动力逐渐增大,是帮助挡板运动的主动力,反之恰好相反;该阀输出的644 N大推力完全能满足导弹控制系统的要求。     

充气阀阀芯直接模压成型工艺研究

针对充气阀阀芯在批次和典型试验后分解出现的掉胶、脱胶问题,对阀芯压制方法、橡胶与阀芯基体的粘接等进行了研究。确定了阀芯直接模压成型方法的工艺状态。产品试验结果表明,阀芯在批次和典型试验后掉胶、脱胶问题已基本得到解决,直接模压成型工艺可以生产出满足要求的充气阀阀芯。     

SF－23B电液伺服阀适应性研究

为了克服舵机的抖动现象，开展了对电液伺服阀的研究工作。较详细分析了影响电液伺服阀在系统中适应性的因素，提出了克服舵机抖动的措施，并进行了试验验证。结果表明，改变阀芯阀套的配磨状态，增加预开口量是提高电液伺服阀适应性的最佳措施。     

自锁阀激光焊接工艺研究

研究了自锁阀激光焊接焦点位置与焊缝熔深之间的关系、焊接速度和激光功率与焊缝熔深之间的关系,分析了随着激光功率增加,不同焦点位置的焊接过程依次经历稳定热导焊,热导焊、深熔焊交替进行的不稳定焊接和稳定深熔焊接三种模式,进而研究了稳定焊接模式下工艺参数与焊缝熔深之间的关系,得出了自锁阀在稳定焊接模式下的最佳焊接工艺规范参数.采用该激光焊接工艺规范焊接的常压和高压自锁阀焊缝外观质量、气密、液压以及焊缝氦质谱检漏试验结果全部满足设计要求.常压和高压自锁阀已经应用于嫦娥五号、探月工程、东风导弹武器系统、货运飞船、921-3推进分系统、东方红三号等推进系统的液体火箭发动机之中.     

热变形纳米晶永磁环自锁阀锁闭特性研究

为了减轻宇航推进系统用自锁阀的重量,采用理论、数值仿真和试验相结合的方法对永磁环材料进行了研究。研究结果表明,和传统材料相比,新型永磁材料在性能上更优,装上新型永磁材料的自锁阀的锁闭特性有很大程度的优化,而且自锁阀的体积更小、重量更轻。     

氟塑料-阀芯黏结工艺

为了解决液体火箭发动机主阀阀芯氟塑料与金属黏结不良问题,对其成因与黏结工艺进行研究。采用阀芯压制氟塑料前涂覆自制聚全氟乙丙烯胶黏剂的黏结工艺方法,通过扫描电镜观察黏结面微观结构形貌并进行能谱分析,进而对涂聚全氟乙丙烯胶黏剂的黏结工艺方法进行机理分析,最后开展菌状物试样黏结工艺验证、阀芯工艺验证、工作性能试验验证。试验表明:采用涂聚2遍全氟乙丙烯胶黏剂黏结的工艺方法,可提高氟塑料和金属黏结强度,黏结强度可提高到19 MPa以上,达到未涂胶氟塑料与金属黏结强度的3倍,阀芯黏结合格率达到100%,使用性能满足使用要求,有效解决液体火箭发动机主阀阀芯黏结不良问题。     

精密电液伺服阀阀芯轴向精磨闭环控制系统的研究

精密伺服阀滑阀副的阀芯台肩与阀套方孔之间的搭接量允差1～μm,生产中加工余量通常只有几微米或几十微米,加工精度要求在1μm之内,由于一般外圆磨床无轴向微量进给装置,加工精度难于保证,为此设计制造伺服阀阀芯轴向精磨闭环控制系统,使用电致伸缩型陶瓷微位移器推动顶尖作轴向微量进给,用电感传感器检测阀芯的实际磨削量,实现闭环反馈控制,对磨削量进行在线检测,使加工误差控制在1μm内,进给量可达40μm.从而解决了精密磨削加工中对刀难和砂轮磨损影响加工精度的问题。     

双工位自锁电磁铁的设计与仿真

根据某型发动机系统要求,亟需研制一种具有双工位自锁功能的电磁阀以确保发动机断电时仍能正常工作。核心组件电磁铁作为自锁电磁阀最重要的部件,直接影响整个阀门的可靠性。以往型号发动机中双工位自锁电磁铁应用较少,在设计计算与仿真研究方面稍显不足,工程指导性有待加强。阐述了一种双工位自锁电磁铁工作原理,介绍了磁路设计与计算方法,使用有限元软件对电磁铁进行仿真计算,相关测试验证了设计的准确性。通过对电磁铁性能特性进行仿真研究,得到了外部参数对其影响规律。即衔铁工作气隙增大将导致吸力减小,驱动电压增大可使电磁铁动作响应时间减少、触发电流和电流储备系数增加,作动裕度有所提高。由此得到了一种具有工程指导意义的双工位自锁电磁铁设计方法。当前该方案电磁铁已用于某型液体火箭发动机中,并通过多次地面热试车考核。     

基于流体逻辑理论的某活塞泵逻辑特性分析

针对某活塞泵研制过程中出现的自锁故障模式,应用流体逻辑理论建立活塞泵气动控制回路工作时间表和工作状态卡诺图,通过逻辑推演分析了活塞泵控制回路的逻辑特性。分析结果表明,双滑阀控制方式中出现两个滑阀位置状态相同时即会导致自锁故障。从理论上明确了该双滑阀控制方式出现自锁故障的原因,并据此提出了单滑阀控制方式,可有效避免逻辑冒险问题。     

磨床轴向微量进给装置的设计与实验

近年来,精密伺服阀偶件的生产批量不断增大,加工精度不断提高。阀芯台肩与阀套方孔之间的迭合量精度要求达1～3微米,因此要求阀芯工作台肩轴向配磨尺寸公差控制在1微米以内。 但是在外圆磨床上配磨阀芯时,由于没有轴向微量进给装置,只能微调工作台实现工件的纵向微量位移,用砂轮端面对工件轴肩进行靠磨。工件轴向尺寸的控制精度,取决于工     

间隙和温度对滑阀式燃气舵舵机电流曲线拐点的影响

滑阀式燃气舵舵机测试过程中,可根据滑阀控制电流的电流曲线拐点的有无、幅值的大小及稳定度,判断舵机的滑阀机构是否正常工作。分析测试中出现的拐点漂移上升的现象是由于燃气温度及内含杂质使阀芯在阀套中滑动时摩擦力增大所致。     

应用磁力研磨法去毛刺保锐边

精密液压伺服阀阀芯棱边去毛刺的难点在于去毛刺后的棱边不得倒圆。传统工艺方法的共同的缺点是效率低、废品率高。应用磁力研磨法去除阀芯棱边毛刺可得到半径不超过5μm的圆角,研磨时间约10S/件。磁力研磨法系将工件(必需由导磁材料制成)放入特定磁场、加入磁性磨料,使工件在磁场内旋转同时作轴向振动,选择合适的工艺参数,即可去毛刺而且保持棱边不倒圆。     

超声速燃烧地面试验的蓄热式加热器及其关键技术

为了模拟飞行状态下进入超燃冲压发动机燃烧室的高焓空气,在地面模拟试验中需要对空气加热,可再生蓄热式加热器是一种能提供相对纯净高焓空气的试验设备。介绍了蓄热式加热器的工作原理与特点,分析了关键技术。结果表明,蓄热式加热器具有加热空气总温高、流量大和相对纯净的优点,是我国超燃冲压发动机地面试验的发展趋势,但蓄热阵材料、加热器结构、超高温阀和大范围调节预热燃烧器等是关键技术,有待进一步研究和攻关。     

燃气调压阀内流场三维数值模拟

采用有限体积法对燃气阀内流场进行三维冷气模拟和燃气模拟,并用冷气试验验证,表述了所研究阀门内流场的特点,得到入口压力与阀芯受力之间的线性关系;比较了3个不同弹性系数的弹性元件的入口压力与阀门质量流量,得到入口压力与阀门质量流量之间的二次曲线关系,小的弹性系数和低燃气温度使调压阀调压能力增强;分析了燃气模拟的结果,并与冷气模拟的结果进行了对比,提出对阀芯和阀座进行重点热防护的建议。     

卫星单元肼推进系统落压工作特性的数值仿真与试验

以风云三号(FY-3)卫星为研究对象,提出了一种卫星单元肼推进系统落压工作特性的数值仿真法。根据简化的推进系统物理模型,建立了贮箱、管路、自锁阀与过滤器,以及推力器的仿真数学模型。计算了四种不同工况下的落压工作特性。计算结果与FY-3卫星推进系统热试车试验数据的比较表明,两者相当吻合。由此验证了该数值仿真法的准确性和工程推广应用的可行性。     

减压阀阀芯密封设计

分析了减压阀阀芯密封的作用、特点和影响因素,对密封设计所涉及多方面问题,特别是密封材料和密封比压计算与校核问题,结合计算实例进行了讨论分析.认为对于密封比压计算与校核问题,除简便计算外,应进一步在出口关闭状态下根据出口压力增长要求进行计算和校核.     

差压铸造设备用于低压铸造

差压铸造设备用于低压铸造生产，可提高设备的利用率，通过差压铸造设备中的微调阀，可使压缩空气流量值达到低压铸造时合金液升液、充型速度要求，实现低压铸造生产，当流量不足时，可加大微调阀阀芯槽的深度与宽度，或加大阀芯的旋转角度，使流量加大。     

一种新型气动复合阀的设计与分析

针对某气动设备工作需要,设计了一种采用插装式结构的气动复合阀,论述了其工作原理和特点。实际使用表明,该气动复合阀结构紧凑、体积小,能够满足各项设计要求。     

液氧煤油发动机单向阀自激振荡特性

针对液氧煤油发动机系统中液氧单向阀流路在某次试车中出现的振动问题,建立了单向阀流路工作过程的数学模型,提出了求解推进剂管路瞬变流控制方程的Fourier谱方法;基于新的面向对象Modelica语言,搭建起了液氧单向阀流路瞬态特性研究的模块化仿真模型,并进行了仿真计算.通过对阀前压力添加阶跃扰动的方法实现液氧单向阀阀芯打...