反向卸荷式减压阀动态建模与仿真

《反向卸荷式减压阀动态建模与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第40卷第1期2014年2月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．40．№．1Feb．2014反向卸荷式减压阀动态建模与仿真胡长喜(北京航天动力研究所，北京100076)摘要：为获得减压阀动态特性，建立了液体火箭发动机常用的反向卸荷式减压阀动态仿真模型。采用AMESim仿真技术进行了仿真，重点分析了各种因素对减压阀动态特性的影响，提出了改善减压阀动态特性的措施。试验结果表明，改进措施合理可行。关键词：减压阀；仿真；动态特性；AMESim中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2014)01—0

2、060—05DynamicmodelingandsimulationforconverseunloadingpressurereducingvalveHUChang—xi(BeijingAerospacePropulsionInstitute，Beijing100076，China)Absa'aet：Toachievedynamiccharacteristicsofthepressurereducingvalve，adynamicsimula-tionmodeloftheconverseunloadingpressurereducingvalveth

3、atwasusuallyappliedinliquidrocketenginewasbuilt．TheAMESimmethodisadoptedforsimulation．Theinfluenceofdifferentfactorsondynamiccharacteristicsofthepressurereducingvalveisanalyzedemphatically．Themeasuresofimprovingthedynamiccharacteristicsofthepressurereducingvalveareproposed．Thet

4、estresultsshowthatthemeasuresarereasonableandfeasible．Keywords：pressurereducingvalve；simulation；dynamiccharacteristic；AMESim0引言在液体火箭发动机系统中，减压阀是重要的压力调节部件。储存于高压气瓶内的气体经气体减压阀节流减压为工作要求的较低且恒定的输m压力，使整个发动机系统具有稳定的工作特性：高压气体经过减压阀对贮箱增压的过程是一个非定常的动态过程，直接影响推进系统的启动性能：目前，减压阀动态特性分析有两种方法：理论分析法和试验

5、分析法。前者根据相关理论建立阀芯阀座流量方程、限流孔流量方程、低压腔连续方程、等熵过程方程及平衡方程等，从理论上推导出动态方程，将某一稳态工作点线性化为小增量线性方程，进行拉普拉斯变换，建立开环和收稿日期：2013—08—06；修回日期：2013—09—04基金项目：中国航天科技集团公司支撑项目(2006JY02)作者简介：胡长喜(1973一)，男，高级工程师，研究领域为液体火箭发动机阀门设计第40卷第1期胡长喜：反向卸荷式减压阀动态建模与仿真61闭环传递函数，然后由稳定性判据对其动态特性进行分析。而试验分析法是对减压阀输入阶跃信号，测量出口压力曲线

6、，根据曲线对减压阀进行稳定性判断。理论分析法比较繁杂，而试验分析法必须在有产品后才能进行，这样不但设计周期长、成本高，而且很难全面掌握减压阀动静态特性。本文针对一般液体火箭发动机型号上用的反向卸荷式减压阀进行了贮箱增压过程和发动机工作过程等动态调节特性的仿真研究。以AMESim为设计平台建立了减压阀基于AMESim的仿真模型，在建立AMESim仿真模型的基础上进行了动态仿真，研究各种参数对减压阀动态特性的影响，找到了提高减压阀动态稳定性的改进方向。1减压阀结构原理及研制中出现的问题挤压式液体火箭发动机系统增压元件主要包括高压气瓶、电爆阀或电磁阀、减压

7、阀、贮箱和下游执行阀门等。当电爆阀或电磁阀打开时，气瓶内高压气体经过电爆阀或电磁阀、减压阀进入推进剂贮箱对其进行增压，随着贮箱压力增高，减压阀活门开度由初始全开位置逐渐减小，当贮箱压力达到稳定工作压力时，减压阀活门关闭，系统启动增压过程完成。当发动机开始工作时，随着贮箱推进剂的流出，减压阀开始进行调节，保证贮箱的增压压力在要求的压力范围内变化，同时，减压阀还可为下游的气动阀门提供恒定的控制气压。反向卸荷式减压阀结构原理图如图1所示。减压阀主要由阀芯、阀座、主副弹簧和膜片等组成。高压气体进入减压阀高压腔，在阀芯与阀座之间的环形缝隙处进行节流减压，节流后

8、的气体进入低压腔后，分成三路：一路进入卸荷腔，一路进入膜片腔，另一路流人出口管路。当出口压力偏高时，膜片压缩