减压阀启动振荡分析与抑制研究

为了解决某型姿控发动机减压阀压力振荡导致阀芯密封面损坏,进而影响调压功能的问题,对其启动过程出口压力振荡和抑制方法进行了研究.基于AMESim仿真平台建立了减压阀仿真模型,分析了阀芯行程和限流孔对减压阀启动特性的影响,结果表明:减小阀芯行程和增加限流圈均有利于抑制减压阀启动过程出口压力振荡.基于此优化了阀芯行程,并在入...     

减压阀试验特性值的超差处理

某型减压阀在高温及100次动作后的特性试验中,出口压强特性值超下差。通过对减压阀的结构分析认为,主要原因是膜片刚度减小,其次是主、副弹簧弹性降低,致使阀芯开度减小,因此减压阀出口压强超下差。采取适当调节主、副弹簧刚性,以求减小常温下出口压强允许公差的措施,解决了上述问题。     

基于AMESim减压阀动态特性仿真与试验研究

为解决运载火箭高压小流量减压阀在低温-40℃下出现出口压力剧烈波动及起动段压力长时间下降的问题,对减压阀进行了动态仿真和试验研究。建立了仿真数学模型,用AMESim工具仿真减压阀的压力、阀芯位移动态特性,结果与试验数据基本一致。研究表明起动段压力长时间下降及压力爬行是因摩擦力所致。改进的高压密封结构,消除了减压阀低温条件下出口压力的剧烈波动。     

逆向卸荷式气体减压阀的动态特性仿真

考虑到摩擦力、阻尼力及流体流动作用力等主要非线性因素对减压阀动态特性的影响,建立了逆向卸荷式气体减压阀的动态特性数学模型,并对其启动过程与负载变化下的动态响应特性进行了仿真计算,研究了动态过程的压力、温度、流量以及阀芯位移等参数变化情况,分析了不同的参数对减压阀启动特性的影响,提出了改善减压阀动态响应特性的措施。     

某推进系统气路启动特性研究

为研究某推进系统气路启动特性,找到造成影响减压阀建压稳定性的原因,获得稳定的减压阀出口压力建压过程,依据系统仿真方法及相关试验,对该推进系统气路启动特性进行了研究。结果表明,减压阀阀后压力稳定性与阀后的管径及阀内的N_M~L存在关系。     

减压阀节流口流场仿真和分析

采用Fluent软件对火箭姿态控制系统减压阀环形节流口流场进行了数值仿真,得到了流场有关参数图形。减压阀节流口气体流场为非自由、紊动、冲击、壁面射流,气体在节流口达到音速,贴壁面高速射流出去后,相互撞击、压缩并撞击阀芯柱面产生激波,气流总压损失较大,建议采用等温过程进行特性计算。减压阀环形节流口后流场存在激波,总压并不守恒,目前通用的气流稳态流动力计算公式并不合适,应借助流场分析工具进行节流元件受力分析。     

贮箱充填过程仿真和分析

应用AMESim系统建模和仿真软件并考虑管路摩擦和组件的热量传递因素,建立了贮箱充填过程仿真模型。计算了电爆阀打开后减压阀出口压力以及气瓶和贮箱压力变化曲线。仿真计算数据和试验结果基本一致。     

电爆阀启动过程的响应特性与活塞撞击变形分析

对航天飞行器上的高压常闭式电爆阀启动过程的动态响应特性进行仿真,并通过试验验证两者基本吻合。在此基础上,对电爆阀启动过程活塞撞击变形情况进行分析。采用Abaqus软件对活塞与壳体碰撞行为进行显式非线性动态分析,研究了电爆管、材料性能以及电爆阀出口压力条件对活塞撞击变形量的影响。结果表明,电爆阀出口压力条件对活塞与壳体撞击变形量影响最大,出口压力增大对应变形量急剧减小,电爆阀工作的可靠性随之降低。     

动力系统大气垫容积启动充填仿真及试验研究

应用AMESim系统建模和仿真软件并考虑减压阀出口不同节流孔板孔径节流能力,建立了贮箱加注仅为满载加注量40％条件下的系统启动充填过程仿真模型。计算了电爆阀打开后贮箱出口压力变化曲线,获得系统初始充填时间。依据仿真结果结合系统实际情况完成系统冷试验证试验,试验结果与仿真计算数据基本一致。     

远程高压大流量减压阀的研制

研制一种远程、先导式高压大流量减压阀;介绍了该减压阀特点,建立了减压阀数学模型,利用Matlab进行该减压阀动力学仿真,研究各个参数对减压阀性能的影响.根据仿真结果,加工了一台实物产品.搭建了减压阀性能测试试验台,分析了压力、流量特性,并和仿真做了比较.结果表明:仿真和试验符合的比较好,说明仿真对减压阀的研制与分析具有指导作用.该减压阀使用方便,安全、可靠,已经用于数个试验中.     

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。     

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.     

水击波压力尖峰产生的原因及其影响因素分析

液体火箭发动机及其试验台关机过程中水击波上叠加的压力尖峰是造成产品破坏的常见故障之一.为分析该压力尖峰产生的原因,采用一维有限元法建立了发动机仿真模型,考虑阀门前后流道、容腔的影响,建立了主阀精细化仿真模型,利用试验数据验证了模型的正确性.在此基础上开展压力尖峰仿真研究,结果表明:该压力尖峰是由于阀门固有结构使得阀芯前...     

某减压阀连接结构动态冲击模拟分析研究

为了研究航天系统某减压阀在冲击试验过程中连接结构的力学特性,采用金属材料的弹塑性模型对该减压阀固定连接结构开展冲击动力学仿真分析,基于具有二阶精度的Hilber-Hughes-Taylor隐式积分算法,重点比较了两种固定连接结构中U形环、连接螺钉在冲击环境下出现的最大轴向力,并通过研究连接件对减压阀的压力变化进一步分析...     

减压器启动冲击解决方案

为消除运载火箭上面级高压贮气增压系统启动过程中对减压器的冲击,提出在减压器前增设限流阀的简易方案。基于减压器启动冲击形成机理,给出了限流阀的设计和结构。结果表明：增加限流阀后,减压器入口压力建立时间推迟,出口压力降低,启动冲击被有效抑制,且稳态工作时限流阀的前后压力基本相同,减压器正常工作不受影响。     

发动机供应系统中汽蚀管自激振荡特性试验

为研究汽蚀管在火箭发动机供应系统中的自激振荡特性,采用全尺寸的发动机泵后供应系统,并模拟供应系统在发动机中的边界条件,开展了汽蚀管动态液流试验。在不同的汽蚀管相对压力损失下,获得了不同位置处的压力振荡数据。试验结果表明,当汽蚀管处于汽蚀工作状态,汽蚀管下游脉动压力存在220~310 Hz范围的振荡,下游压力的自激振荡对汽蚀管上游系统无明显影响。随着汽蚀管相对压力损失的增大,汽蚀管下游的汽蚀振荡频率减小,汽蚀振荡幅值增大。在汽蚀管与主阀之间,振荡幅值沿流向逐步增大,从主阀至推力室头腔,振荡幅值逐步衰减。当汽蚀裕度过大时,汽蚀管下游出现大幅值的压力脉冲尖峰,并导致导管结构产生高幅值的脉冲形振动响应。     

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...     

航天姿控发动机减压阀的研究

本文介绍了某型号末修姿控发动机上使用的一种正向卸荷减压阀,阐述了其工作原理、结构特点及设计方法,以及研制过程中出现的问题与解决措施,并对其静态特性及影响调节精度的各种主要因素进行了分析和试验研究。研制的正向卸荷减压阀采用了正向卸荷结构,解决了关键部位的密封问题,该阀调节精度高、稳定性好,常温下出口压力调节精度达到-1.1％～+3％,考虑高低温等各种环境条件下出口压力精度达到-1.6％～+5.4％,性能指标达到国内外同类产品先进水平,本研究成果已成功应用于某型号末修姿控发动机上,参加了各项地面大型试验及上天飞行试验的考核,对保证末修姿控发动机系统调节精度起到了重要作用。     

运载器着陆装置展开动力学及影响因素分析

以垂直起降重复使用运载器收放、锁定、缓冲一体化着陆装置及其气压驱动控制系统为研究对象,首先分析了着陆装置展开机构的运动奇异性,在此基础上,建立了展开机构动力学模型与气压驱动系统集中参数模型,将两模型相耦合从而构建了展开系统协同仿真分析模型,随后重点研究了运载器主体自旋角速度、垂向返回速度、减压阀调节压力以及支柱摩擦力对展开性能的影响。研究结果表明:运载器自旋角速度越大,产生的离心力越高,将导致支柱展开时间及各腔压力峰值减小;垂向着陆速度越高,引起的支柱气动阻力越大,将会大幅延长展开时间;减压阀调节压力的增加将缩短展开时间,但会引起各腔峰值压力上升;支柱摩擦力的增加将增大展开时间,但会减小锁定到位时间。     

基于AMESim的姿控发动机压力振荡传递特性研究

扰动压力在发动机液路中传递时,会引发燃烧室和供应管路耦合振荡,进而导致系统失稳。基于AMESim软件建立姿控发动机仿真模型,在供应管路和燃烧室两种压力扰动输入条件下,通过计算液路压力扰动率,分析了中频不稳定压力振荡传递特性。结果表明:供应管路压力扰动向下游传递时呈线性增长,燃烧室压力扰动向上游传递时迅速衰减。受激振荡压力幅值随振荡频率的增加先增大后减小,并存在谐振峰值。燃料管路对供应压力扰动敏感性较高,而氧化剂管路则对燃烧室压力扰动敏感性较高。扰动压力在谐振频率附近影响较大,系统受激振荡剧烈,而受到其他频率影响较小。