專利名稱：一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，涉及一種推進(jìn)劑填充的裝置，具體涉及一種低功率下 肼電弧加熱的電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置。
背景技術(shù)：
小功率(0.1-3kW)的電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)(Arcjet)具有比沖高、推力小、控制精度高、結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用以承擔(dān)同步衛(wèi)星和中低軌道衛(wèi)星的位置保持、軌道控制、姿態(tài)調(diào) 整等各項(xiàng)任務(wù)。電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)(Arcjet)以肼(N2H4)為推進(jìn)劑不僅能獲得較高的性能，同時(shí) 由于與化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)共用推進(jìn)劑貯箱與閥門，可以使推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、質(zhì)量更輕， 因而更具有工程應(yīng)用的優(yōu)越性。
在低功率肼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)的地面試驗(yàn)過程中，對(duì)供給管路進(jìn)行推進(jìn)劑填充是應(yīng)用的一 種關(guān)鍵技術(shù)。如果不提前對(duì)供給管路進(jìn)行推進(jìn)劑填充或者填充的情況不滿足要求，肼電弧加 熱發(fā)動(dòng)機(jī)中的推進(jìn)劑流量將不能穩(wěn)定和連續(xù)，將會(huì)嚴(yán)重影響肼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)和 正常工作。
在地面試驗(yàn)中，為了模擬太空中的真空環(huán)境，需將肼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)放置于真空艙中， 這樣就會(huì)使電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)前的管路加長；同時(shí)，低功率肼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)中的毛細(xì)管非常 細(xì)，內(nèi)徑僅為O.lmm，總長度有幾厘米長，并且為螺旋布置，所以其中的流阻將會(huì)非常大； 另外，推進(jìn)劑肼的粘度比較大，也會(huì)使流阻有一定的增加；同時(shí)在地面試驗(yàn)中，為了測(cè)出肼 電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)很小的推力，必須使用特殊的推力架，使得電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)與進(jìn)艙主管路之 間必須增加一根幾十厘米的彈性管，使得供給管路又有所加長。這些也就為低功率肼電弧加 熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路中推進(jìn)劑的正常填充帶來了很大的困難。
國外在N2H4電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中，多以N2、 H2混合模擬完全分解后的N2H4。少 數(shù)電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)以N2H4為推進(jìn)齊U，但未就試驗(yàn)中供給管路的填充裝置和方法的重
要細(xì)節(jié)進(jìn)行公開報(bào)道。
目前，國內(nèi)在液氣管路的設(shè)計(jì)方面已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，但在肼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給 管路填充方面，現(xiàn)有的裝置和填充的方法尚不能很好地解決所遇到的困難。現(xiàn)在工程應(yīng)用中
的以N2H4為推進(jìn)劑的單組元、雙組元的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)及管路的內(nèi)徑都比較大，
流阻都比較小，并且發(fā)動(dòng)機(jī)的供給管路也比較短。供給管路的填充方面沒有上述的困難，如
果直接應(yīng)用這些原有的液氣管路裝置，根據(jù)N2H4為推進(jìn)劑低功率電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究中供給管路推進(jìn)劑填充的實(shí)際要求前端供給管路比較長、N2H4具有腐蝕性和粘附性、肼電 弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)中的毛細(xì)管非常細(xì)，根本就不能滿足低功率肼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)中供給管 路推進(jìn)劑填充的要求。 發(fā)明 內(nèi) 容
本發(fā)明目的在于提供一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置，采用一個(gè)四通 使得管路與真空艙之間可以直接連通，然后通過四通處的進(jìn)氣口單穩(wěn)電磁閥，使管路中的空 氣直接排到真空艙中，當(dāng)電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)需要推進(jìn)劑供應(yīng)時(shí)，打開單穩(wěn)電磁閥B由肼填充真 空區(qū)，推進(jìn)劑可以迅速到達(dá)電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)；進(jìn)艙管路和出艙回流管路使用液路回流方式直 接進(jìn)行放液填充，來解決了前端管路比較長的填充困難。本發(fā)明為低功率胼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī) 供給管路推進(jìn)劑的正常填充提供了合適的裝置，為低功率電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)研究和工程 應(yīng)用提供了必要的基礎(chǔ)。
一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置，包括進(jìn)艙回路、je罐增壓回路、真 空艙，還包括艙內(nèi)回路和出艙回流回路。艙內(nèi)回路用來將推進(jìn)劑輸送到電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)，出 艙回流回路用來使進(jìn)艙回路導(dǎo)通，可以使進(jìn)艙回路進(jìn)行放液填充并且可以觀察進(jìn)艙回路和出 艙回流回路的放液填充情況。首先，艙內(nèi)回路進(jìn)行抽取真空操作，完成艙內(nèi)回路的真空填充
過程；然后貯罐增壓回路向進(jìn)艙回路的貯罐內(nèi)供入高壓氣體，使推進(jìn)劑可以進(jìn)入進(jìn)艙回路； 推進(jìn)劑通過進(jìn)艙回路到達(dá)艙內(nèi)回路的四通處；然后從出艙回流回路流出，流入中和塔；待進(jìn) 艙回路和出艙[fll流回路被推進(jìn)劑填充完畢，連通艙內(nèi)回路，推進(jìn)劑通過艙內(nèi)回路到達(dá)電弧加 熱發(fā)動(dòng)機(jī)。
所述艙內(nèi)回路包括單穩(wěn)電磁閥A、壓力傳感器A、單穩(wěn)電磁閥B、彈性管路和四通。單 穩(wěn)電磁閥A安裝在四通的進(jìn)氣口處；壓力傳感器A安裝在四通的下游；單穩(wěn)電磁閥B安裝在 壓力傳感器A與彈性管路之間；彈性管路連接電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)；四通連接著艙內(nèi)管路、進(jìn)艙 管路、出艙回流管路和進(jìn)氣口，從而實(shí)現(xiàn)了艙內(nèi)回路與真空艙的連通。初始狀態(tài)下，氣體由 艙內(nèi)回路在單穩(wěn)電磁閥B的控制下流向艙內(nèi)回路的四通，在單穩(wěn)電磁閥A的控制下，通過進(jìn) 氣口，流入真空艙，同時(shí)艙內(nèi)回路的壓力傳感器A監(jiān)測(cè)艙內(nèi)回路的壓力值。當(dāng)進(jìn)艙回路和出 艙回流回路填充完畢時(shí)，推進(jìn)劑由進(jìn)艙回路的進(jìn)艙管路流向艙內(nèi)回路的四通，在單穩(wěn)電磁閥 B的控制下經(jīng)過彈性管路到達(dá)電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)。
所述出艙回流回路包括手動(dòng)閥B、玻璃管和出艙回流管路。手動(dòng)閥B和玻璃管安裝在出 艙回流管路上，手動(dòng)閥B安裝在艙內(nèi)回路的四通下游；玻璃管安裝在手動(dòng)閥B的下游；當(dāng)推 進(jìn)劑由進(jìn)艙回路到達(dá)四通處，推進(jìn)劑從艙內(nèi)冋路的四通流向手動(dòng)閥B,在手動(dòng)閥B的控制下 流向玻璃管，由玻璃管檢驗(yàn)推進(jìn)劑是否完全填充了進(jìn)艙管路和出艙回流管路，排出至中和塔， 由于推進(jìn)劑沿進(jìn)艙回路和出艙回流回路流出，當(dāng)玻璃管內(nèi)推進(jìn)劑不含氣泡時(shí)，進(jìn)艙回路和出艙回流回路完成推進(jìn)劑填充，關(guān)閉出艙回流回路，否則，繼續(xù)連通出艙回流回路，直至玻璃 管中沒有氣泡。
所述進(jìn)艙回路、艙內(nèi)回路和出艙回流回路的填充分兩部分進(jìn)行，艙內(nèi)回路的填充通過先
抽取真空，然后填充推進(jìn)劑實(shí)現(xiàn)；而進(jìn)艙回路和出艙回流回路則是直接通過填充推進(jìn)劑實(shí)現(xiàn)。 所述壓力傳感器A為絕壓傳感器。
所述進(jìn)艙回路、艙內(nèi)回路和出艙回流回路中的所有管路和器件內(nèi)可能存在氧化物質(zhì)，所 以在進(jìn)行試驗(yàn)前上述部件都經(jīng)過了酸化處理。
本發(fā)明一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置，其的優(yōu)點(diǎn)及功效在于
1. 通過艙內(nèi)四通處進(jìn)氣口的單穩(wěn)電磁閥A，控制了艙內(nèi)管路與真空艙的連通。真空填充 時(shí)打開進(jìn)氣口處的單穩(wěn)電磁閥A，使管內(nèi)氣體可以由進(jìn)氣口排到真空艙?？朔说凸β孰码?弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)中毛細(xì)管的流阻比較大，抽取真空困難的缺點(diǎn)。
2. 本裝置的在艙內(nèi)管路上的壓力傳感器A可以實(shí)時(shí)地測(cè)得艙內(nèi)管路的壓力，當(dāng)壓力傳感 器測(cè)出的壓力值與真空艙內(nèi)的壓力值相同或者非常接近時(shí)，表明已經(jīng)完全達(dá)到了推力架上的 彈性管路抽取真空的標(biāo)準(zhǔn)，玻璃管內(nèi)沒有氣泡，說明進(jìn)艙管路和出艙回流管路已經(jīng)完全填充， 壓力傳感器A和玻璃管的巧妙布置實(shí)現(xiàn)了整個(gè)填充過程的可視化。
附圖說 明


圖1為本發(fā)明一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置的原理示意圖2為本發(fā)明一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置的艙內(nèi)管路原理示意圖。
圖中l(wèi).進(jìn)艙回路2.艙內(nèi)回路3.出艙回流回路4.jJG罐增壓回路ioi.推進(jìn)劑ie罐 102.手動(dòng)閥A 103.過濾器A 104.單穩(wěn)電磁閩C 105.過濾器B 106.進(jìn)艙管路 201.單穩(wěn)電磁閥A 202.壓力傳感器A203.單穩(wěn)電磁閥B 204.彈性管路205.四通 206.進(jìn)氣口 301.手動(dòng)閥B 302.玻璃管303.出艙回流管路 401.壓力傳感器B 402.手動(dòng)閥C 403.手動(dòng)閥D 404.壓力表405.過濾器C 406.緩沖罐 407.增壓管路5.真空艙501.電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)502.真空艙可視窗口
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
在低功率的胼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中，針對(duì)低功率的電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路推進(jìn)劑填 充的特殊要求，提出了新型的供給管路推進(jìn)劑填充的裝置和方法，解決了此類供給管路推進(jìn) 劑填充的困難，并且還實(shí)現(xiàn)了整個(gè)填充過程的可視化操作。試驗(yàn)證明，該方法完全能夠滿足 低功率電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路推進(jìn)劑填充的要求。同時(shí)，該方法也完全可以應(yīng)用于相似情 形下供給管路的填充。如圖1所示， 一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置，包括進(jìn)艙回路1、艙 內(nèi)回路2、出艙回流回路3、貯罐增壓回路4和真空艙5。
進(jìn)艙回路1包括推進(jìn)劑貯罐101、手動(dòng)閥A102、過濾器A103、單穩(wěn)電磁閥C104、過濾 器B105、進(jìn)艙管路106。推進(jìn)劑貯罐IOI主要用來存JC推進(jìn)劑肼；手動(dòng)閥A102是控制著整 個(gè)系統(tǒng)的推進(jìn)劑的主閥，過濾器A103和過濾器B105用來過濾推進(jìn)劑肼的，防止雜質(zhì)阻塞電 弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)501的毛細(xì)管或其他的管路。單穩(wěn)電磁閥C104控制著進(jìn)艙管路106的連通， 進(jìn)艙回路l開始工作時(shí)，推進(jìn)劑從推進(jìn)劑jt罐101流出，沿著進(jìn)艙管路106依次經(jīng)過手動(dòng)閥 A102、過濾器A103、單穩(wěn)電磁閥C104、過濾器B105，最后到達(dá)真空艙5內(nèi)的四通205處。
艙內(nèi)回路2包括單穩(wěn)電磁閥A201、壓力傳感器A202、單穩(wěn)電磁閥B203、彈性管路204、 四通205。單穩(wěn)電磁閥A201安裝在四通205的進(jìn)氣口 206處，控制著管路與真空艙5的連通； 壓力傳感器A202安裝在四通205的下游，用來觀測(cè)艙內(nèi)管路內(nèi)的壓力值；單穩(wěn)電磁閥B203 安裝在壓力傳感器A202與彈性管路204之間，控制著彈性管路204的連通；彈性管路204 與電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)501連接。四通205連接著單穩(wěn)電磁閥B203和壓力傳感器A202、進(jìn)艙管 路106、出艙回流管路303和進(jìn)氣口 206，滿足了多個(gè)管路的連接，并且實(shí)現(xiàn)了艙內(nèi)回路2的 管路與真空艙5的連通。
裝置中采用開關(guān)反應(yīng)時(shí)間快的單穩(wěn)電磁閥，電磁閥的開關(guān)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)出的時(shí)鐘信 號(hào)進(jìn)行控制，避免了手動(dòng)操作供給開關(guān)反應(yīng)時(shí)間慢的問題；同時(shí)由于此開關(guān)在真空艙5內(nèi)， 通過電磁閥實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作。艙內(nèi)回路的單穩(wěn)電磁閥A201和進(jìn)艙回路l上的單穩(wěn)電磁閥C104 選用2位5通G2/5DCF電磁閥，單穩(wěn)電磁閥B203可以根據(jù)用戶要求自行選擇。單穩(wěn)電磁閥 用來精確控制推進(jìn)劑的供給時(shí)間。初始狀態(tài)下，氣體由艙內(nèi)回路2在單穩(wěn)電磁閥B203的控 制下流向艙內(nèi)回路2的四通205，在單穩(wěn)電磁閥A201的控制下，通過進(jìn)氣口 206，流入真空 艙5，同時(shí)艙內(nèi)回路的壓力傳感器A202監(jiān)測(cè)艙內(nèi)回路2的壓力值。當(dāng)進(jìn)艙回路l和出艙回流 回路3填充完畢時(shí)，推進(jìn)劑由進(jìn)艙回路1的進(jìn)艙管路106流向艙內(nèi)回路2的四通205，在單 穩(wěn)電磁閥B203的控制下經(jīng)過彈性管路204到達(dá)電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)501 。
貯罐增壓回路4包括壓力傳感器B401、手動(dòng)閥C402、手動(dòng)閥D403、壓力表4(M、過濾 器C405、緩沖罐406、增壓管路407,完成調(diào)節(jié)推進(jìn)劑貯罐101內(nèi)壓力的作用。壓力傳感器 B401主要用來觀測(cè)推進(jìn)劑貯罐101內(nèi)壓力；手動(dòng)閥C402控制著壓力傳感器B401與推進(jìn)劑 E罐101的連通；手動(dòng)閥D403控制著推進(jìn)劑lfc罐101和增壓管路407的連通，并起到調(diào)節(jié) 壓力的作用；壓力表404直接觀察增壓管路407內(nèi)的壓力；過濾器C405防止高壓氣體中的 雜質(zhì)進(jìn)入推進(jìn)劑貯罐101中的推進(jìn)劑中；緩沖罐406對(duì)高壓氣體進(jìn)行緩沖。在貯罐增壓回路 4中，高壓氣體沿增壓管路407依次經(jīng)過緩沖罐406、過濾器C405、手動(dòng)閥D403最后進(jìn)入推 進(jìn)劑貯罐101中，壓力表404布置在緩沖罐406和過濾器C405之間，手動(dòng)閥C402布置在手動(dòng)閥D403和推進(jìn)劑肥罐101之間的支路上，壓力傳感器B401布置在手動(dòng)閥C402的下游。
出艙回流回路3包括手動(dòng)閥B301、玻璃管302、出艙回流管路303。手動(dòng)閥B301安裝在 出艙回流管路303上四通205的下游，用來控制出艙回流管路303的連通；玻璃管302安裝 在手動(dòng)閥B301的下游，當(dāng)推進(jìn)劑由進(jìn)艙回路106到達(dá)四通205處，推進(jìn)劑從艙內(nèi)回路1的 四通205流向手動(dòng)閥B301，在手動(dòng)閥B301的控制下流向玻璃管302，由玻璃管302檢驗(yàn)推 進(jìn)劑是否完全填充了進(jìn)艙管路1和出艙回流回路3，排出至中和塔。由于推進(jìn)劑沿進(jìn)艙回路1 和出艙回流回路3流出，當(dāng)玻璃管302內(nèi)推進(jìn)劑不含氣泡時(shí)，進(jìn)艙回路1和出艙回流回路3 完成推進(jìn)劑填充，關(guān)閉出艙回流回路3，否則繼續(xù)連通出艙回流回路3，直至玻璃管302中沒 冇氣泡。本實(shí)施例中，過濾器A103和過濾器B105采用IO,的過濾器，用來防止推進(jìn)劑中 含有雜質(zhì)，流入肼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)501的毛細(xì)管中，而阻塞毛細(xì)管和其他內(nèi)徑比較小的管路。 過濾器C405采用25pm的過濾器，防止高壓氣體中含有雜質(zhì)進(jìn)入推進(jìn)劑肥罐101 。
本實(shí)施例中，壓力傳感器AS(^和壓力傳感器B恥1選用擴(kuò)散硅壓力傳感器。其中壓力傳 感器A202因?yàn)橐谡婵窄h(huán)境下使用，所以壓力傳感器A202選用絕壓傳感器。此傳感器可以 通過一條信號(hào)線將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上，并在顯示器上顯示。通過壓力傳感器A202測(cè) 得的壓力數(shù)據(jù)值可以知道后端管路內(nèi)的氣體抽取情況如何，是否達(dá)到了抽取真空的要求。通 過壓力傳感器B401傳輸出的數(shù)據(jù)可以知道推進(jìn)劑貯罐101中的壓力，進(jìn)而進(jìn)行調(diào)節(jié)。壓力 傳感器A202和壓力傳感器B401的主要參數(shù)如下
測(cè)壓范圍0 5MPa 基本誤差±0.2%RS
輸出信號(hào)4 20mA 工作溫度-10 +70
準(zhǔn)確度等級(jí)0.2 激勵(lì)電壓24VDC
手動(dòng)閥A102、手動(dòng)閥B301、手動(dòng)閥C402和手動(dòng)閥D403的閥門接口為標(biāo)準(zhǔn)DN4、 37° 接頭并與相應(yīng)管路上球頭連接。通過手動(dòng)閥B301的打開與關(guān)閉可以控制出艙回流回路的連 通。手動(dòng)閥B301以及出艙回流回路3是本發(fā)明中的關(guān)鍵部分之一。
打開手動(dòng)閥B301后，使進(jìn)艙回路1和出艙回流回路2形成一個(gè)通路，使推進(jìn)劑能夠充 滿進(jìn)艙回路1和出艙回流回路3，達(dá)到進(jìn)艙管路106和出艙回流管路303推進(jìn)劑填充的目的。 進(jìn)艙管路106和出艙回流管路303由鋼管焊接而成，鋼管釆用45#鋼鋼管，直徑為6mm， 壁厚為lmm，可以滿足管路中壓力的需要，表面進(jìn)行噴漆處理防止生銹，內(nèi)部經(jīng)過了酸化處 理；彈性管路204由直徑2mm、內(nèi)徑為1.5mm的金屬細(xì)管制成。 四通205選用江蘇艾克爾管道設(shè)備有限公司生產(chǎn)的四通。 電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)501的推進(jìn)劑填充的具體步驟如下
1)關(guān)閉進(jìn)艙回路1中的手動(dòng)閥A102、單穩(wěn)電磁閥C104、出艙回流回路3巾的手動(dòng)閥 B301;打開艙內(nèi)回路2的進(jìn)氣口 206處的單穩(wěn)電磁閥A201、單穩(wěn)電磁閩B203;此時(shí)艙內(nèi)回路2與真空艙5連通，而與外界斷開。
啟動(dòng)真空系統(tǒng)對(duì)真空艙5進(jìn)行抽真空；如圖2中的箭頭所示，艙內(nèi)回路2中的氣體沿著 艙內(nèi)的管路經(jīng)過單穩(wěn)電磁閥B203，到達(dá)四通205，然后氣體經(jīng)過單穩(wěn)電磁閥A201，從進(jìn)氣口 206快速抽出；同時(shí)，進(jìn)艙回路1中，單穩(wěn)電磁閥C104到四通205之間的氣體和出艙回流回 路3中的手動(dòng)閥B301到四通205之間的氣體也經(jīng)過單穩(wěn)電磁閥A201 ，從進(jìn)氣口 206快速抽 出，這樣解決了電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)501中毛細(xì)管的流阻比較大，抽取困難的缺點(diǎn)。
通過四通205上進(jìn)氣口 206處的單穩(wěn)電磁閥A201的打開與關(guān)閉，使得艙內(nèi)的管路與真 空艙5實(shí)現(xiàn)了斷開和連接，這樣在艙內(nèi)回路2進(jìn)行抽取真空時(shí)，管路中的氣體可以快速的由 內(nèi)徑比較大，流阻很小的進(jìn)氣口 206抽出，從而實(shí)現(xiàn)了艙內(nèi)回路2抽取真空的要求，為艙內(nèi) 回路2推進(jìn)劑的填充解決了關(guān)鍵的問題。
2) 待真空艙5內(nèi)真空度達(dá)到10"Pa,在四通205前布置的壓力傳感器A202可以測(cè)出管 路中的壓力值，當(dāng)壓力傳感器A202測(cè)出的壓力值與真空艙5內(nèi)的壓力值相同或者非常接近 時(shí)，已經(jīng)完全達(dá)到了艙內(nèi)回路，特別是彈性管路204抽取真空的標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)艙內(nèi)回路2達(dá)到 了真空填充的要求。
3) 高壓氣體進(jìn)入貯罐增壓回路4，如圖l中的箭頭所示，首先進(jìn)入緩沖罐406,然后將 經(jīng)過過濾器C405的高壓氣體中的雜質(zhì)進(jìn)行過濾，然后由手動(dòng)閥C402控制進(jìn)入推進(jìn)劑IG罐 101，對(duì)推進(jìn)劑lfc罐101進(jìn)行增壓；
4) 接著關(guān)閉四通205的進(jìn)氣口 206、單穩(wěn)電磁閥A201、單穩(wěn)電磁閥B203，從而切斷艙 內(nèi)回路2與真空艙5的聯(lián)系；打開單穩(wěn)電磁閥C104、手動(dòng)閥A102，對(duì)進(jìn)艙管路106進(jìn)行放 液填充；由于壓差的作用，如圖1中的箭頭所示，推進(jìn)劑歌罐101中的推進(jìn)劑流入進(jìn)艙回路 1。
5) 打開出艙回流回路3中的手動(dòng)閥B301，推進(jìn)劑沿出艙回流回路3流出，對(duì)出艙回流 管路303進(jìn)行推進(jìn)劑填充；推進(jìn)劑沿出艙回流回路3流出，經(jīng)過手動(dòng)閥B301流入玻璃管302 中，最后流出出艙回流回路3，流入回收塔中。
6) 監(jiān)測(cè)出艙回流管路303中玻璃管302內(nèi)的推進(jìn)劑，待玻璃管302內(nèi)推進(jìn)劑不再混有氣 泡時(shí)，關(guān)閉手動(dòng)閥B301;剛開始時(shí)由于出艙回流管路303中還有氣體，流到出艙回流管路 303和玻璃管302中的是推進(jìn)劑和氣體的混合物，所以此時(shí)觀察玻璃管302可以發(fā)現(xiàn)推進(jìn)劑 中有氣泡，而當(dāng)管路中的氣體全部排出時(shí)，玻璃管302中流經(jīng)的則為純推進(jìn)劑，此時(shí)不再含 有氣泡；至此完成進(jìn)艙回路1和出艙回流回路3的放液填充。
當(dāng)肼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)需要推進(jìn)劑供給時(shí)，打開單穩(wěn)電磁閥B203，通過單穩(wěn)電磁閥B203 的開關(guān)控制真空艙5內(nèi)管路的連通。單穩(wěn)電磁閥B203用來精確控制推進(jìn)劑的供給時(shí)間。裝 置中采用開關(guān)反應(yīng)時(shí)間快的單穩(wěn)電磁閥B203，單穩(wěn)電磁閥B203的開關(guān)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行控制，避免了手動(dòng)操作供給開關(guān)帶來的反應(yīng)時(shí)間的問題；同時(shí)由于此單穩(wěn)電 磁閥B203在真空艙5內(nèi)，通過單穩(wěn)電磁閥B203實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作。由于彈性管路204中為真 空，推進(jìn)劑肼就可以迅速地填充彈性管路204，供給到電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)，滿足其工作要求。
艙內(nèi)回路2通過在四通205處設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)徑比較大的進(jìn)氣口，并通過單穩(wěn)電磁閥A201 控制進(jìn)氣口，使艙內(nèi)回路2的抽取真空易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)通過艙內(nèi)回路2的壓力傳感器A202 可以檢測(cè)艙內(nèi)回路2內(nèi)的壓力值；出艙回流回路3的設(shè)計(jì)，使得進(jìn)艙回路1的推進(jìn)劑填充易 于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)通過出艙回流回路3的玻璃管302可以觀察出進(jìn)艙回路1和出艙回流回路3的 推進(jìn)劑填充是否已經(jīng)完成。艙內(nèi)回路2的壓力傳感器A202和出艙回流回路3的玻璃管302 使整個(gè)填充過程便于觀察和操作。
試驗(yàn)中對(duì)抽取真空時(shí)對(duì)是否打開四通205的進(jìn)氣口 206處的單穩(wěn)電磁閥A201進(jìn)行了對(duì) 比。當(dāng)真空艙5內(nèi)真空度達(dá)到10—^a時(shí)，首先選擇不打開四通205的進(jìn)氣口 206處的單穩(wěn)電 磁閥A201，此時(shí)通過壓力傳感器A202監(jiān)測(cè)艙內(nèi)回路2內(nèi)的壓力值，發(fā)現(xiàn)變化極其緩慢，經(jīng) 過10分鐘后，壓力值僅僅達(dá)到了4.3XlO卞a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到抽取真空的要求；然后打開四通 205的進(jìn)氣口 206處的單穩(wěn)電磁閥A201，壓力值在IO秒左右迅速下降到了 10^Pa，達(dá)到了抽 取真空的要求。試驗(yàn)證明，四通205處進(jìn)氣口 206的巧妙設(shè)計(jì)，使得艙內(nèi)回路2的真空填充 變得容易實(shí)現(xiàn)，可以節(jié)省很多的時(shí)間。為低功率肼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)501的研制和應(yīng)用提供了 良好的前提保障。
權(quán)利要求
1、一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置，包括進(jìn)艙回路、貯罐增壓回路、真空艙，其特征在于還包括艙內(nèi)回路和出艙回流回路，艙內(nèi)回路用來將推進(jìn)劑輸送到電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)，出艙回流回路用來使進(jìn)艙回路導(dǎo)通，使進(jìn)艙回路進(jìn)行推進(jìn)劑的填充，并將推進(jìn)劑從真空艙中導(dǎo)出，并對(duì)進(jìn)艙回路和出艙回流回路的填充情況進(jìn)行顯示，艙內(nèi)回路進(jìn)行抽取真空，完成艙內(nèi)回路的真空抽??；貯罐增壓回路向進(jìn)艙回路的貯罐內(nèi)供入高壓氣體，使推進(jìn)劑進(jìn)入進(jìn)艙回路；推進(jìn)劑通過進(jìn)艙回路到達(dá)艙內(nèi)回路的四通，并從出艙回流回路流出至中和塔；推進(jìn)劑將進(jìn)艙回路和出艙回流回路全部填充完畢，連通艙內(nèi)回路，推進(jìn)劑通過艙內(nèi)回路到達(dá)電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)；所述艙內(nèi)回路包括單穩(wěn)電磁閥A、單穩(wěn)電磁閥B、壓力傳感器、彈性管路和四通；單穩(wěn)電磁閥A安裝在四通的進(jìn)氣口處，壓力傳感器安裝在四通的下游，單穩(wěn)電磁閥B安裝在壓力傳感器與彈性管路之間，彈性管路連接電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)，四通分別連接艙內(nèi)管路、進(jìn)艙管路、出艙回流管路和進(jìn)氣口，實(shí)現(xiàn)了艙內(nèi)回路與真空艙的連通；所述出艙回流回路包括手動(dòng)閥、玻璃管和出艙回流管路；手動(dòng)閥和玻璃管安裝在出艙回流管路上，手動(dòng)閥安裝在艙內(nèi)回路的四通下游；玻璃管安裝在手動(dòng)閥的下游；當(dāng)推進(jìn)劑由進(jìn)艙回路到達(dá)四通處，推進(jìn)劑從艙內(nèi)回路的四通流向手動(dòng)閥，在手動(dòng)閥的控制下流向玻璃管，并排出至中和塔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置，其特征在千所 述艙內(nèi)回路，在初始狀態(tài)下氣體由艙內(nèi)回路在單穩(wěn)電磁閥B的控制下流向艙內(nèi)回路的四通， 在單穩(wěn)電磁閥A的控制下，通過進(jìn)氣口流入真空艙，同時(shí)艙內(nèi)回路的壓力傳感器監(jiān)測(cè)艙內(nèi)回 路的壓力值；當(dāng)進(jìn)艙回路和出艙回流回路被完全填充時(shí)，推進(jìn)劑由進(jìn)艙回路的進(jìn)艙管路流向 艙內(nèi)回路的四通，并在單穩(wěn)電磁閥B的控制下經(jīng)過彈性管路到達(dá)電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置，其特征在于所 述的出艙回流回路設(shè)置的玻璃管，該玻璃管中流經(jīng)推進(jìn)劑時(shí)，如果玻璃管內(nèi)推進(jìn)劑不含氣泡， 則判定進(jìn)艙回路和出艙回流回路完成推進(jìn)劑填充，出艙回流回路將被關(guān)閉，否則繼續(xù)連通出 艙回流回路，直至玻璃管中沒有氣泡。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置，其特征在于所 述進(jìn)艙回路、艙內(nèi)回路和出艙回流回路，其填充分兩部分進(jìn)行，艙內(nèi)回路的填充通過先抽取 真空，然后填充推進(jìn)劑實(shí)現(xiàn)；而進(jìn)艙回路和出艙回流回路則是直接通過填充推進(jìn)劑實(shí)現(xiàn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置，其特征在于所 述壓力傳感器為絕壓傳感器。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置，其特征在于所 述進(jìn)艙回路、艙內(nèi)回路和出艙回流回路中的所有管路和器件工作前均經(jīng)過酸化處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路的推進(jìn)劑填充的裝置，包括進(jìn)艙回路、貯罐增壓回路、真空艙、艙內(nèi)回路和出艙回流回路。艙內(nèi)回路進(jìn)行抽取真空操作，完成艙內(nèi)回路的真空填充過程；然后貯罐增壓回路向進(jìn)艙回路的貯罐內(nèi)供入高壓氣體，使推進(jìn)劑可以進(jìn)入進(jìn)艙回路；推進(jìn)劑通過進(jìn)艙回路到達(dá)艙內(nèi)回路的四通處；然后從出艙回流回路流出，流入中和塔；待進(jìn)艙回路和出艙回流回路被推進(jìn)劑填充完畢，連通艙內(nèi)回路，推進(jìn)劑通過艙內(nèi)回路到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明為低功率肼電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)供給管路推進(jìn)劑的正常填充提供了合適的裝置，為低功率電弧加熱發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用提供了必要的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)F02K9/00GK101539071SQ20091008303
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者張莘艾, 湯海濱, 王海興, 耿金越 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)