基于膏体燃烧试验的测控系统设计(3)
时间:2019-01-12 14:39 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
随着现代航空、航天任务向着频繁性和多样性等方向发展，对火箭发动机的技术指标有了更高的要求。它要求火箭发动机即要有固体推进剂火箭发动机的简单性、可靠性，又要像液体推进剂火箭发动机那样有很好的可控性能，以便于满足现代航空、航天任务中对低成本实现精确控制的要求，从而满足现代战争中对快速反应、高速机动、精确打击兼顾成本的要求。很显然，现有的固体推进剂火箭发动机和液体推进剂火箭发动机已经很难满足我们的需求了。 于是，人们开始寻求一种新型的推进剂，使用这种推进剂的火箭发动机可以实现两者优势的综合。终于，科研人员研制成功了一种性态介于固体和液体的新型化学推进剂——膏体推进剂。膏体推进剂使用少量的凝胶剂，将液体组元（氧化剂、燃料或二者的混合物）凝胶化，或将固体组元膏体化，形成具有一定结构和特定性能并能长期保持稳定的凝胶体系。 膏体推进剂的物理性态类似于牙膏，它具有一定的流变性能，因而可通过控制膏体推进剂的流量（通过简单的的推进剂供给系统实现）来实现对燃烧的程度的控制，从而实现对推力矢量的控制；由于不像固体推进剂那样，一旦点火，就很难关机再启动，使用膏体推进剂的火箭发动机能够多次的关机—点火启动，这种多次关机—启动的性能非常适用于姿态控制火箭发动机；同时，膏体推进剂又具有一定的结构形态（不会任意留流动），不像液体那样无固定形态，因而贮存方便（可像贮存固体推进剂那样，而无需专门的储存罐等），故膏体推进剂火箭发动机的结构也很简单。 对于这种新型的推进剂，虽然国内外已经开展了部分的研究工作，也有的有了实际的应用，然而技术仍然不够成熟。对于使用膏体推进剂的火箭发动机，我们需要根据膏体推进剂的物理特点和燃烧特性重新考虑火箭发动机的结构组织形式、相应的控制方式的选择，以及膏体推进剂在实际工作过程中会出现的新问题等。现在的膏体推进剂火箭发动机仍处于研究试验阶段，膏体的燃烧与控制的细节还需要很多实验来论证。因而，我们研究基于膏体燃烧的测控系统对膏体的实验研究和膏体推进剂火箭发动机的未来应用都具有重要意义。 本文以膏体燃烧试验为出发点，以膏体推进剂火箭发动机为实验平台，介绍关于膏体推进剂火箭发动机的结构、工作原理和相关的控制的实现过程。 1.2 国内外发展现状 1.3 本文的任务 本文以膏体推进剂燃烧试验为出发点，以膏体推进剂火箭发动机为实验平台，介绍了膏体推进剂火箭发动机的结构及其工作原理和相关的控制过程的实现等。包括膏体推进剂火箭发动机中膏体推进剂的供给方式及其流量控制原理、点火控制、燃烧室的温度控制，以及一些必要的安全装置等。本文使用简单的元器件来组建控制系统的电路图，以实现相应的测量与控制功能。 本例的系统具有以下功能和特点： 1、通过点火控制模块实现膏体推进剂火箭发动机的延时点火和多次点火功能； 2、通过控制进气阀和排气阀推动活塞来控制推进剂的供给量（速度），从而实现对燃烧程度的控制，也就是对燃烧室的温度和压强的控制； 3、通过热电偶测量得到燃烧室的温度，将温度信号送到温度控制模块进行加工处理，并输出相应的控制信号，以此来实现对燃烧室温度和压强的控制； 4、通过设置切断阀来切断膏体推进剂燃烧室和推进剂贮存所在室的连接通路，以防止燃烧火焰从燃烧室反向传播进入推进剂贮存所在室（回火）而引起的膏体推进剂不正常燃烧或发动机爆炸等情况。 (责任编辑：qin) |