發動機燃料腔抽真空充填系統的製作方法
2023-09-12 16:18:55
發動機燃料腔抽真空充填系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型屬於航空航天領域，具體涉及一種用於航天航空發動機燃料腔抽真空充填系統。該系統依次對系統管道和真空容器抽真空處理、發動機燃料腔抽真空處理、發動機燃料腔填充燃料以及真空容器回填幾個過程，實現了模擬飛行環境中發動機的抽真空充填狀態，獲得了真實抽真空時間、燃料充填時間、最大水擊壓力，從而為火箭飛行提供合理的燃料隔離和排放工作時序。
【專利說明】發動機燃料腔抽真空充填系統【技術領域】
[0001]本實用新型屬於航空航天領域，具體涉及一種用於航天航空發動機燃料腔抽真空充填系統。
【背景技術】
[0002]我國新一代液氧煤油發動機在點火前需要進行燃料腔抽真空和充填，而ISOkN液氧煤油發動機為二級火箭發動機，該發動機在隨火箭升空過程中通過大氣壓的降低對燃料腔進行抽真空，當真空度滿足要求後(約80Pa)，打開燃料隔離閥進行煤油充填，在二級點火前燃料腔必須充填完畢。
[0003]而該發動機在地面試驗時，通常採用引射器對其燃料腔進行抽真空，真空度只能達到千帕級，不能模擬真實環境要求，因此必須研製發動機燃料腔抽真空充填技術，模擬飛行環境中發動機的抽真空充填狀態，獲得抽真空時間、燃料充填時間、最大水擊壓力，從而為火箭飛行提供合理的燃料隔離和排放工作時序。
實用新型內容
[0004]為了克服【背景技術】中的缺陷，本實用新型提供了一種能在地面模擬火箭飛行過程中發動機燃料腔抽真空充填狀態，並能將發動機燃料腔抽至80Pa的真空度後進行煤油充填工作的發動機燃料腔 抽真空充填系統。
[0005]本實用新型的具體技術方案是:
[0006]一種發動機燃料腔抽真空充填系統，其特徵在於:包括氣源、真空泵機組、第一管道、真空容器、第二管道、第三管道以及待抽真空發動機燃料腔；所述真空容器上設置有第一接口、第二接口以及第三接口 ；所述待抽真空發動機燃料腔設置有燃料輸入口以及燃料排放口 ；
[0007]所述第一管道一端與真空泵機組連接，另一端與真空容器第一接口連接；所述第二管道一端與真空容器第二接口連接，另一端與待抽真空發動機燃料腔的燃料排放口連接；所述第三管道一端與氣源連接，另一端與第二管道連接；
[0008]所述第一管道上安裝有第一真空壓力傳感器、第一壓力表以及第一閥門；
[0009]所述第二管道靠近第二接口處設置有第一測壓組件、靠近燃料排放口處設置有第二真空壓力傳感器；第一測壓組件和第二真空壓力傳感器之間設置有第二閥門；
[0010]所述第三管道上安裝有手動通斷閥；
[0011]所述燃料輸入口安裝有第三閥門；
[0012]所述第三接口設置有用於排放燃料的排放管道；所述排放管道上安裝手動通斷閥。
[0013]上述第一閥門為電動蝶閥、第三閥門為電爆蝶閥；所述第二閥門為氣動球閥。
[0014]上述第三管道和第二管道交點與第二通斷閥之間設置有第二測壓組件。
[0015]上述第二真空壓力傳感器與燃料排放口之間還設置有觀察窗。[0016]上述第一測壓組件包括與第二管道連接的第一分支管道以及設置在第一分支管道上的手動通斷閥和第三真空壓力傳感器；所述第二測壓組件包括與第二管道連接的第二分支管道以及設置第二分支管道上的手動通斷閥、第四真空壓力傳感器和第二壓力表。
[0017]本實用新型的有益效果是:
[0018]本實用新型採用的試驗系統，在地面模擬試驗了航天航空發動機燃料腔抽至SOPa的真空度後煤油充填工作，並獲取了在該工況下發動機料腔的抽真空時間、燃料充填時間、最大水擊壓力等數據，為實際飛行過程中提供了合理的燃料隔離和排放工作時序。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0020]附圖標記如下:
[0021]1-真空泵機組、2-第一真空壓力傳感器、3-第一壓力表、4-第一管道、5-第一閥門、6-真空容器、7-第一接口、8_第二接口、9_第三接口、10-手動通斷閥、11-排放管道、12-第一分支管道、13-第三真空壓力傳感器、14-氣源、15-第三管道、16-第二壓力表、17-第四真空壓力傳感器、18-第二分支管道、19-燃料輸入口、20-第三閥門、21-第二閥門、22-第二真空壓力傳感器、23-觀察窗、24-待抽真空發動機燃料腔、25-燃料排放口。
【具體實施方式】
[0022]本實用新型提供了一種發動機燃料腔抽真空充填系統，通過使用該系統在地面模擬試驗了航天航空發動機燃料腔抽至SOPa的真空度後煤油充填工作，並獲取了在該工況下發動機料腔的抽真空時間、燃料充填時間、最大水擊壓力等數據，為實際飛行過程中提供了合理的燃料隔離閥和排放閥工作時序。
[0023]以下結合附圖對該系統的結構進行描述:
[0024]一種發動機燃料腔抽真空充填系統，包括氣源14、真空泵機組1、第一管道4、真空容器6、第二管道26、第三管道15以及待抽真空發動機燃料腔24 ;所述真空容器6上設置有第一接口 7、第二接口 8以及第三接口 9 ;待抽真空發動機燃料腔24設置有燃料輸入口 19以及燃料排放口 25 ；
[0025]第一管道4 一端與真空泵機組I連接，另一端與真空容器第一接口 7連接；所述第二管道26 —端與真空容器第二接口 8連接，另一端與待抽真空發動機燃料腔的燃料排放口25連接；第三管道15 —端與氣源14連接，另一端與第二管道26連接；
[0026]第一管道4上安裝有第一真空壓力傳感器2、第一壓力表3以及第一閥門4;
[0027]第二管道26靠近第二接口 8處設置有第一測壓組件、靠近燃料排放口 25處設置有第二真空壓力傳感器22 ;第一測壓組件和第二真空壓力傳感器22之間設置有第二閥門
21；
[0028]第三管道15上安裝有手動通斷閥10 ；
[0029]燃料輸入口 19安裝有第三閥門20 ；
[0030]第三接口 9設置有用於排放燃料的排放管道11 ;所述排放管道11上安裝手動通斷閥10。
[0031]優選的，本系統中的第一閥門5採用電動蝶閥；第二閥門21為氣動蝶閥；第三閥門22為電爆蝶閥。
[0032]另外，第三管道15和第二管道26交點與第二閥門21之間設置有第二測壓組件。
[0033]為了檢驗待抽真空發動機燃料腔是否填充完畢，該系統在第二真空壓力傳感器與燃料排放口之間還設置有觀察窗23。
[0034]進一步說，第一測壓組件包括與第二管道26連接的第一分支管道12以及設置在第一分支管道12上的手動通斷閥10和第三真空壓力傳感器13 ;第二測壓組件包括與第二管道26連接的第二分支管道18以及設置第二分支管道18上的手動通斷閥10、第四真空壓力傳感器17和第二壓力表16。
[0035]其中，分別通過第一真空壓力傳感器2、第二真空壓力傳感器22、第三真空壓力傳感器13和第四真空壓力傳感器17來監視第一管道、真空容器、待抽真空發動機燃料腔和第二管道處的壓力。
[0036]根據上述的系統，以下對該系統的工作過程進行描述:
[0037]I】對真空容器6以及第一管道4和第二管道26抽真空；
[0038]具體是:分別打開第一分支管道12和第二分支管道18上的手動通斷閥10、第一管道4上的第一閥門5，其餘系統中所有的閥門關閉，啟動真空泵機組1，開始對真空容器6以及第一管道4和第二管道26抽真空，抽真空過程中通過第一真空壓力傳感器2、第三真空壓力傳感器13以及第四真空壓力傳感器17監視第一管道4、真空容器6和第二管道26處的壓力；當第三真空壓力傳感器13的壓力達到要求的真空度時，關閉第一閥門5，然後關閉真空泵機組I，停止抽真空 工作；
[0039]2】對待抽真空發動機燃料腔24抽真空；
[0040]具體是:打開第二閥門21，關閉第三閥門20，開始對待抽真空發動機燃料腔24抽真空，抽真空過程中通過第二真空壓力傳感器22監視待抽真空發動機燃料腔24的真空度；當發動機的真空度達到要求時，進行下一步工作；
[0041 ] 3】對待抽真空發動機燃料腔24充填燃料；
[0042]具體是:當待抽真空發動機燃料腔的真空度達到要求後，打開燃料輸入口 19上的第三閥門20，第一閥門5關閉，第二閥門21打開，燃料充填至待抽真空發動機燃料腔，並由燃料排放口 25流出，流經觀察窗23，通過判斷觀察窗23中流過的燃料中是否含有氣泡來判斷發動機是否充填完畢；
[0043]待沒有氣泡後，關閉第二閥門21，待抽真空發動機燃料腔燃料充填結束；
[0044]4】對真空容器6進行回填處理；
[0045]具體是:關閉第一分支管道12和第二分支管道18上手動通斷閥10，對第三真空壓力傳感器13和第四真空壓力傳感器17進行保護；然後，打開第三管道15上的手動通斷閥10，第三管道15 —端的氣源14開始對真空容器6進行回填，使其壓力恢復至常壓，與此同時，打開第四閥門20將真空容器6內的燃料排出收集。
[0046]在此需要特別說明的是，在步驟2中:通過記錄從打開第二閥門21開始至第二真空壓力傳感器22檢測到待抽真空發動機燃料腔24到達要求的真空度時所用的時間，就是抽真空時間，
[0047]在步驟3中:通過記錄從打開第三閥門20開始到流經觀察窗23的燃料中不含氣泡所用的時間，就是燃料充填時間。[0048]另外，本系統中在待抽真空發動機燃料腔上安裝有水擊壓力測量傳感器，通過該傳感器測量第三閥門20打開後燃料對待抽真空發動機燃料腔24瞬間衝擊的壓力。
【權利要求】
1.一種發動機燃料腔抽真空充填系統，其特徵在於:包括氣源、真空泵機組、第一管道、真空容器、第二管道、第三管道以及待抽真空發動機燃料腔；所述真空容器上設置有第一接口、第二接口以及第三接口 ；所述待抽真空發動機燃料腔設置有燃料輸入口以及燃料排放口 ； 所述第一管道一端與真空泵機組連接，另一端與真空容器第一接口連接；所述第二管道一端與真空容器第二接口連接，另一端與待抽真空發動機燃料腔的燃料排放口連接；所述第三管道一端與氣源連接，另一端與第二管道連接； 所述第一管道上安裝有第一真空壓力傳感器、第一壓力表以及第一閥門； 所述第二管道靠近第二接口處設置有第一測壓組件、靠近燃料排放口處設置有第二真空壓力傳感器；第一測壓組件和第二真空壓力傳感器之間設置有第二閥門； 所述第三管道上安裝有手動通斷閥； 所述燃料輸入口安裝有第三閥門； 所述第三接口設置有用於排放燃料的排放管道；所述排放管道上安裝手動通斷閥。
2.根據權利要求1所述的發動機燃料腔抽真空充填系統，其特徵在於:所述第一閥門為電動蝶閥、第三閥門為電爆蝶閥；所述第二閥門為氣動球閥。
3.根據權利要求2所述的發動機燃料腔抽真空充填系統，其特徵在於:所述第三管道和第二管道交點與第二通斷閥之間設置有第二測壓組件。
4.根據權利要求3所述的發動機燃料腔抽真空充填系統，其特徵在於:所述第二真空壓力傳感器與燃料排放口之間還設置有觀察窗。
5.根據權利要求4所述的發動機燃料腔抽真空充填系統，其特徵在於:所述第一測壓組件包括與第二管道連接的第一分支管道以及設置在第一分支管道上的手動通斷閥和第三真空壓力傳感器；所述第二測壓組件包括與第二管道連接的第二分支管道以及設置第二分支管道上的手動通斷閥、第四真空壓力傳感器和第二壓力表。
【文檔編號】G01M15/14GK203824758SQ201420137846
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】沈繼彬, 武榮豔, 曹文慶, 張志濤 申請人:西安航天動力試驗技術研究所