低温推进剂液位监测系统设计

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1、第36卷第3期2010年6月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．36．№．3Jun．2010低温推进剂液位监测系统设计于海磊，陈锋，郑勤生，李庆年(北京航天试验技术研究所，北京100074)摘要：以液体火箭发动机地面试验用低温推进剂为研究对象，建立了以电容式液位传感器和C—V线性电容变送仪为主体的低温推进剂液位测量系统。经某型号氢氧发动机真实试车过程中的搭载试验证明，该系统能准确、快速的跟踪并实时显示低温容器中的液位值，具有精度高、重复性好、操作简单及安全可靠等质量特性，很好的解决了试验过程中低温推进剂液位实时

2、监测显示的技术难题，具备了应用地面试车试验的条件。关键词：液体火箭发动机；低温推进剂；液位测量；实时中图分类号：V433．9文献标识码：A文章编号：(2010)03-0054-04DesignofmonitoringsystemforcryogenicpropellantlevelYuHailei，ChenFeng，ZhengQinsheng，LiQingnian(BeijingAerospaceTestTechniqueInstitute，Beijing，100074)AbI如嗽：Monitoringsystemforcryogenicp

3、ropellantlevelusedinthegroundtestsofliquidpropellantrocketengineWaSestablished．Thecapacitancelevelsen$orandC—Vlinearcapacitancetransmissioninstrumentwerethemainequipmentsinthissystem．ALndLOXen百netestprovedthatthesystemcanaccuratelyandrapidlyobtainanddisplaythereal-timeliqu

4、idlevelofthecryo—genicpropellantcontainers。Itwasalsodemonstratedthatthesystemoperatedsafelyandreliablywithhighprecision，finerepeatabilityandsimpleoperation．Keywords：liquidpropellantrocketengine；cryogenicpropellant；measureofliquidlevel；realtime收稿日期：2009—12—23；修回日期：2010-01—1

5、7。作者简介：于海磊(1982__)，男，硕士，研究领域为液体火箭发动机地面试验测控技术和虚拟试验技术。第36卷第3期于海磊，等：低温推进剂液位监测系统设计55O引言液体火箭发动机中使用的推进剂分常温和低温两种，常用低温推进剂主要有液氢、液氧、液态甲烷及液态丙烷等。随着我国新一代大运载火箭发动机研制工作的发展，低温推进剂的用耗量将越来越大，而作为试验用贮存低温推进剂的容器或贮槽，必须配备各种安全附件才能保证低温推进剂在各种载荷下安全运行。液位测量元件(液位计)就是一种低温推进剂容器必不可少的测量元件和安全附件，是低温推进剂容器正常、安全运行

6、的保障。由于低温液体密度小、沸点低、易汽化等特点，液位监测和测量很困难，准确地进行液位监测和测量尤为困难。目前对低温液体进行液位监测和测量的手段很多，常用的有电容法、压差法及浮筒法，新的方法有射频导纳法、热式测量法、超声波法、光纤法及核辐射法等I词；市场上按照上述原理研制成型的液位计产品有很多，但是其工作温度最低只能达到220K左右，而用作推进剂的液氢和液氧温度分别是22K和93K，因此市场已有的成熟液位计产品不适用于液体火箭发动机的试验，自主研发设计了一套液位测量系统，以满足试验需求，保证液体火箭发动机试验的安全进行。1低温推进剂电容式液

7、位监测系统由于电容式液位传感器具有结构可靠、安装快捷、制造简易、稳定性好及受外界电磁等干扰小的特点，普遍应用于各种低温非导电介质的液位监测。根据试验现场实际情况，结合已有的文献资料的研究成果[3．41，设计了基于电容式液位计的低温推进剂液位监测系统，其原理框图如图1所示。图1电容式液位监测系统原理图Fig．1Principleofthecapacitancelevelmonitoringsystem低温推进剂电容式液位监测系统主要部件由两部分组成：电容式液位传感器和C—v线性电容液位变换仪，前者用于感测容器实时液位，后者为液位测量显示仪表，

8、二者用同轴信号电缆连接。工作原理是当贮箱液位变化(升高或降低)时，液面计的介质电容也随之变化，然后通过电容变换仪得到与液位呈线性比例关系的直流电压信号。下面对这两部分的设计原理分