PI控制的电动泵增压变推力火箭发动机系统仿真

摘要

基于电动泵增压变推力火箭发动机系统方案,构建了系统仿真模型,分析了不同工况启动过程的动态特性。同时根据变推力需求,设计了液氧路和甲烷路的电动泵质量流量PI控制器,对比分析了PI控制器对变推力过程中重要参数的影响。仿真结果表明:在启动过程中,甲烷质量流量、混合比和燃烧室温度在0〜1 s之间出现了不同程度的振荡和超调;同时,不同工况启动时,甲烷流量稳定时间存在差异,工况越大,流量达到稳定所用时间越短;电动泵质量流量PI控制器能够有效减小混合比和冷却后推力室壁面温度的超调,同时还能一定程度上抑制冷却通道内气体分数的高频振荡。PI控制器作用下启动过程混合比超调下降了约75%,而推力室壁面最高温度降低了约7 K。