全流量补燃循环发动机富氧半系统热试装置及热试方法

摘要

为了解决由于全流量补燃循环发动机富氧半系统热试组件无法配置用于为富氧燃气发生器供应燃料的燃料泵，以至于无法开展富氧半系统热试的技术问题，本发明提供了一种全流量补燃循环发动机富氧半系统热试装置及热试方法。本发明由试验台给富氧半系统热试装置中的富氧燃气发生器供应低压氧化剂和高压燃料，使用较简单的系统配置方案即可实现全流量补燃循环发动机富氧半系统热试。

说明书

技术领域

本发明涉及一种全流量补燃循环发动机富氧半系统热试装置及热试方法。

背景技术

液体火箭发动机设计过程中，验证试验一般遵循组件级-半系统级-全系统级热试的顺序，半系统级热试可对燃气发生器和涡轮泵联合工作进行考核。全流量补燃循环发动机主要由富氧半系统和富燃半系统构成，进行富氧半系统热试时，无法配置属于富燃半系统的燃料泵，而现有富氧补燃循环发动机半系统热试装置中燃料泵和氧泵均属于主涡轮泵，其半系统热试装置的设计方法无法用于全流量补燃循环发动机，进而无法直接开展富氧半系统热试。

发明内容

为了解决由于全流量补燃循环发动机富氧半系统热试组件无法配置用于为富氧燃气发生器供应燃料的燃料泵，以至于无法开展富氧半系统热试的技术问题，本发明提供了一种全流量补燃循环发动机富氧半系统热试装置及热试方法。

本发明的技术方案是：

全流量补燃循环发动机富氧半系统热试装置，其特殊之处在于：包括发动机燃料入口导管，发动机氧化剂入口导管，点火装置，富氧燃气发生器，由涡轮和氧泵构成的氧化剂涡轮泵，工艺喷管；

发动机燃料入口导管的入口与试验台燃料供应系统的出口相连，发动机燃料入口导管的出口通过第一管路与富氧燃气发生器的燃料入口相连；

发动机氧化剂入口导管的入口与试验台氧化剂供应系统的出口相连，发动机氧化剂入口导管的出口通过第二管路与氧泵的入口相连，氧泵的出口通过第三管路与富氧燃气发生器的氧化剂入口相连；

在第一管路上依次设置有流量调节器和燃料阀；在第三管路上设置有氧阀；

燃料阀和氧阀均为三通阀；燃料阀的入口接流量调节器的出口，燃料阀的其中一个出口接富氧燃气发生器的燃料入口，燃料阀的另一个出口接燃料预冷排放管路，通过控制燃料阀能够实现富氧燃气发生器燃料供应路与燃料预冷排放路的切换；氧阀的入口接氧泵的出口，氧阀的其中一个出口接富氧燃气发生器的氧化剂入口，氧阀的另一个出口接氧化剂预冷排放路，通过控制氧阀能够实现富氧燃气发生器氧化剂供应路与氧化剂预冷排放路的切换；

涡轮的输出轴与氧泵的输入轴相连，涡轮的出口通过第四管路与工艺喷管的入口相连；

点火装置的点火端插入富氧燃气发生器中，用于引燃富氧燃气发生器中的氧化剂和燃料。

本发明还提供了一种基于上述的全流量补燃循环发动机富氧半系统热试装置的全流量补燃循环发动机富氧半系统热试方法，包括以下步骤：

1)预冷排放

将燃料阀切换至燃料预冷排放路，氧阀切换至氧化剂预冷排放路，试验台燃料供应系统为低压供应，试验台氧化剂供应系统为低压供应，对发动机燃料入口导管至燃料阀之间的燃料供应路和发动机氧化剂入口导管至氧阀之间的氧化剂供应路进行预冷，此过程中，流量调节器不起调；

2)高压供应

试验台燃料供应系统转换为高压供应状态，此时流量调节器为起调状态，该路流量由流量调节器控制；

3)打开阀门

按时序依次打开氧阀和燃料阀，氧化剂和燃料依次进入富氧燃气发生器，由点火装置引燃；

4)工况转级

流量调节器转级，使燃料供应路流量达到半系统试验需求，富氧半系统热试装置进入半系统试验工况；

5)试验结束

试验结束后，按时序依次关闭燃料阀和氧阀。

本发明的优点是：

1、本发明针对全流量补燃循环发动机，提出一种富氧半系统热试装置，由试验台给富氧半系统热试装置供应低压氧化剂和高压燃料，使用较简单的系统配置方案即可实现全流量补燃循环发动机富氧半系统热试。

2、本发明在富氧半系统热试装置中配置了流量调节器，从而保证点火过程、工况转级过程流量可控。

3、本发明可应用于不同推进剂组合的全流量补燃循环发动机富氧半系统热试，可推广应用至全流量补燃循环发动机富燃半系统热试。

附图说明

图1是本发明的原理示意图。

附图标记说明：

1-第一管路；2-第二管路；3-第三管路；4-第四管路；5-流量调节阀；6-燃料阀；7-氧阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明所提供的全流量补燃循环发动机富氧半系统热试装置，包括发动机燃料入口导管，发动机氧化剂入口导管，点火装置，富氧燃气发生器，由涡轮和氧泵构成的氧化剂涡轮泵，工艺喷管；

发动机燃料入口导管的入口与试验台燃料供应系统的出口相连，发动机燃料入口导管的出口通过第一管路1与富氧燃气发生器的燃料入口相连；

发动机氧化剂入口导管的入口与试验台氧化剂供应系统的出口相连，发动机氧化剂入口导管的出口通过第二管路2与氧泵的入口相连，氧泵的出口通过第三管路3与富氧燃气发生器的氧化剂入口相连；

在第一管路1上依次设置有流量调节器和燃料阀；在第三管路3上设置有氧阀；

燃料阀6和氧阀7均为三通阀；燃料阀6的入口接流量调节器5的出口，燃料阀6的其中一个出口接富氧燃气发生器的燃料入口，燃料阀6的另一个出口接燃料预冷排放管路，通过控制燃料阀6能够实现富氧燃气发生器燃料供应路与燃料预冷排放路的切换；氧阀7的入口接氧泵的出口，氧阀7的其中一个出口接富氧燃气发生器的氧化剂入口，氧阀7的另一个出口接氧化剂预冷排放路，通过控制氧阀7能够实现富氧燃气发生器氧化剂供应路与氧化剂预冷排放路的切换；

涡轮的输出轴与氧泵的输入轴相连，涡轮的出口通过第四管路4与工艺喷管的入口相连；

点火装置的点火端插入富氧燃气发生器中，用于引燃富氧燃气发生器中的氧化剂和燃料；

利用本发明进行半系统热试时，富氧燃气发生器所使用的氧化剂由试验台氧化剂供应系统低压供应，后经氧泵增压进入富氧燃气发生器的氧化剂入口；富氧燃气发生器所使用的燃料由试验台燃料供应系统高压供应，高压燃料依次经发动机燃料入口导管、流量调节器和燃料阀后进入富氧燃气发生器的燃料入口。

利用本发明进行全流量补燃循环发动机富氧半系统热试的过程如下：

1)预冷排放

将燃料阀6切换至燃料预冷排放路，氧阀7切换至氧化剂预冷排放路，试验台燃料供应系统为低压供应，试验台氧化剂供应系统为低压供应，对发动机燃料入口导管至燃料阀6之间的燃料供应路和发动机氧化剂入口导管至氧阀7之间的氧化剂供应路进行预冷，此过程中，流量调节器5不起调(不控制流量)；

2)高压供应

试验台燃料供应系统转换为高压供应状态，此时流量调节器5为起调状态，该路流量由流量调节器控制；

3)打开阀门

按时序依次打开氧阀7和燃料阀6，氧化剂和燃料依次进入富氧燃气发生器，由点火装置引燃；

4)工况转级

流量调节器5转级(调大)，使燃料供应路流量达到半系统试验需求，富氧半系统热试装置进入半系统试验工况；

5)试验结束

试验结束后，按时序依次关闭燃料阀6和氧阀7。