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本書為北京航空航天大學蔡國標老師團隊的《液體火箭發動機設計》,結合理論,系統描述了液體火箭發動機系統、推力室、氣體發生器、渦輪泵、閥門和調節器的設計。結合實踐,體現當前液體火箭發動機設計的新技術和新成果。

截至 11 月 18 日,所有更新均已完成。不足之處很多,也有很多作者沒看懂的地方,所以選擇略過。未來ag真人国际厅网址可能會檢查并填補空白并添加一些內容。這個系列是我自己的學習和紀念,希望以后能有很大的進步。

以下是第6章閥門與調節器設計的內容:

6 - 1 發動機氣門的定義及其作用是什么?

在液體火箭發動機系統中,控制工質流動或調節工質參數的部件稱為閥門(簡稱閥門)。關機),調整過程可以順利進行。

6 - 2 閥門按功能分有哪些類型?

液體火箭發動機所用閥門的功能可分為:用于控制發動機工作過程的閥門,具有導流、切斷、止回、溢流、泄壓等功能,如啟動閥、截止閥止回閥、溢流閥、泄壓閥等;用于調節發動機主要性能參數的閥門,通常稱為調節器或調節閥,如減壓器、壓力調節器和節流環等。

6 - 3 簡述發動機控制系統設計的基本步驟。

①選擇控制方式。包括開環控制和閉環控制。

②選擇具體的調整方案。根據要求,選擇了幾種方案進行綜合比較,包括可靠性、調整精度、

動態特性和結構復雜性等

③確定閥門參數。在額定條件和極端工作條件下,確定流量和壓力等參數。

④確定閥門總成。包括結構類型、控制方式和電源等。

⑤分析系統和組件的靜態和動態特性。

⑥進行結構設計。

⑦進行生產和測試。

6 - 4 閥門和調節器如何分類?

閥門:按用途和功能分類,按閥門使用次數分類,按執行機構能量分類,按閥門正常或初始位置分類,按密封原理分類,按密封原理分類閥門結構類型

調節劑:按用途分類、按調整參數分類、按不同工作流體分類、按結構分類、按敏感成分分類

6 - 5 簡述閥門的工作條件。

在液體火箭發動機上調節閥的工作原理,閥門的工作條件基本上可以分為三類:運輸、儲存條件、環境條件和發動機運行條件。

閥門在運輸過程中會受到振動和沖擊;存放于地面時,閥門會受到地面溫度、濕度等環境的影響;在航天器飛行過程中,閥門還受到外界環境溫度和壓力的影響。變化的影響;在發動機運行過程中,氣門受發動機本身的振動條件和推力室熱侵入引起的急劇溫度梯度的影響。此外,在發動機儲存和運行過程中ag真人官网平台,閥門還受到推進劑腐蝕或工作液壓力和溫度的影響。

6 - 6 簡述閥門的基本設計要求。

密封性、介質兼容性、動作響應時間、工作穩定性和可重復性

6 - 7 閥門設計的主要因素有哪些?

流動介質、壓降和流量、流量特性、工作溫度、工作壓力、泄漏率、響應速度、工作壽命和安裝尺寸等這些因素不是獨立的,必須考慮各個因素的相互作用在研究任何設計因素時。

上述因素可分為以下兩類:規定因素,即包括流動介質、工作壓力、工作溫度和流量特性等;設計指標,即包括壓降、泄漏率、響應時間、工作壽命和安裝尺寸等。為滿足關鍵設計要求,有時需要適當放寬某個設計因素的指標,但不會影響閥門的工作性能。

6 - 8 試分析截止閥(蝶閥、蘑菇閥、電爆閥)的功能、結構及工作過程。

蝶閥是指閥芯為圓盤,可隨傳遞旋轉運動的軸一起轉動以達到開啟和關閉功能的閥門。可分為一次性使用和多次使用兩種。蝶閥流體阻力小,結構緊湊,質量小,使用方便。蝶閥關閉速度較慢,對管道的影響較小,因此是大推力液體火箭發動機中使用最廣泛的閥門類型之一。

細菌閥是一種由氣壓控制的常閉閥。閥門做往復運動,可直接與執行器連接。蘑菇形氣門結構相對簡單,應用廣泛,如“土星”五號火箭的一級發動機和長征運載火箭的上級發動機等。但由于這種閥的結構使內部通道中的液體轉向,因此壓力損失較大。

電動防爆閥配備質量小、能量高的能量江蘇閥門廠家,如電動防爆管調節閥的工作原理,在給定指令下引爆,將勢能化學能轉化為機械能,實現閥門的開啟或關閉。液體火箭發動機中常用的電動防爆閥為常開常閉。與普通閥門相比,該閥門具有結構簡單、反應速度快、可靠性高、制造成本低等優點。它的主要缺點是:安裝在發動機上時,不能檢查氣門動作的協調性,從而降低了可靠性。此外,每次調整和試車后,必須將發動機從試驗臺上拆下才能供電。防爆閥重新安裝了電爆管,使發動機的反復啟動試運行復雜化。

6 - 9 試分析隔離閥(隔膜蝶閥、球閥等)的功能、結構及工作過程。

隔離閥通常安裝在發動機進氣管路系統中,其主要作用是:將發動機管路與箭體供氣管路分開;罐體與隔離閥之間的推進劑起到組合閥的作用;用作火箭儲罐和推進劑供應管道密封試驗的密封裝置。因此,大多數隔離閥都是一次工作的隔膜閥

如圖6.7,發動機啟動時江蘇閥門廠家,安裝在電雷管安裝座上的電雷管通電,瞬間產生的高壓火藥氣體作用于活塞,活塞被在高壓氣體中。在作用下,迅速而猛烈地撞擊下閥瓣的凸塊,使上閥瓣從圓周上的缺口處(強度最差的地方)撕裂,整個閥瓣在下閥瓣下迅速打開。活塞的沖擊力。當閥門旋轉到90°位置時,它被止動軸頂部的凸塊擋住。這時限位銷也隨閥瓣一起轉動,正好落入止動軸中間的限位槽中,從而鎖定閥瓣,使閥瓣不能來​​回擺動,也不能擺動。折斷了。

隔膜閥主要由上下殼體夾著一個隔膜組成。當上游壓力達到預定值時,隔膜破裂,稱為自然破裂隔膜。為了控制膜片的破裂壓力值和破裂位置,一般采用沖壓的方法在膜片上預制一定形狀的槽口,在膜片破裂處也起到防止切屑掉落的作用。

由于球形閥可以安裝在管道中,不限制液體的流動,所以壓力損失一般較小,同時也可以增加高壓裝置結構的堅固性,比如美國航天飛機主機上使用的液氧球閥。對于大口徑閥門閥門廠家,由于難以滿足飛行質量和形狀要求,因此不常用。但是對于地面使用的設備,由于閥門的質量和尺寸要求不是很嚴格,所以經常使用各種球閥。

6 - 10 嘗試分析其他閥門(電動空氣閥和電磁閥)的功能、結構和工作過程。

電動空氣閥的工作原理如圖6.12。閥體上有進氣口B、出氣口C和排氣口D。當電磁鐵斷電時,壓縮氣體從進氣口В進入,經過打開的輔助閥芯,通過流道H進入М腔,使主閥芯7打開,另一個主閥芯5打開。關閉,壓縮氣體從入口排出。氣口В沿出氣口С流出,為其他氣動閥提供高壓氣體。當電磁鐵通電時,電磁力通過頂桿傳遞給副閥芯,使副閥芯關閉,同時排氣孔打開。閥芯7關閉,另一個主閥芯5打開閥門公司,出氣口С與排氣口D連通,氣動閥內的壓縮氣體通過排氣口D排出。

電磁閥是一些液體火箭發動機和地面附件中的重要部件,是由電磁執行器控制的閥門。液體火箭發動機工作時間長,易于實現變推力,可多次啟動,可實現更高頻率的脈沖工作。目前,大部分的姿態和軌道控制發動機使用液體火箭發動機,其系統解決方案多為擠壓式。為了實現多次重復啟動或高頻脈沖工作,系統中常使用電磁閥來控制流量。當線圈組件3通電時,產生電磁感應,磁鐵產生吸力吸引銜鐵,從而克服彈簧5的作用力,帶動閥芯6運動,實現開啟。斷電時,閥芯6在彈簧5和流體的作用下關閉。

6 - 1 1 穩壓器的主要設計要求是什么?

①流量特性應滿足設計要求,流量特性可以通過節流元件的幾何形狀和位置來實現。一個

一般要求其固有的流量特性是線性的,即調整后的參數與控制信號之間存在線性關系。

②要求調整參數的正向和返回特性的偏差(即滯后)盡可能小。

③增益或靈敏度要高,即流量變化與相應閥芯行程變化的比值要適當大。

④調節比大,即調節器最大與最小可調流量(即節流能力)之比較大,這對于變推力發電機非常重要

動機尤其重要。

⑤盡量減少干擾因素對調節器的影響,如減少進口壓力的波動,減少運動部件的摩擦。

⑥合理的流道設計,使壓降盡可能集中在節流部分,盡可能降低節流部分的最小壓降。

6 - 1 2 減壓器的分類有哪些?

氣體減壓器是通過閥芯節流將高壓氣體降低到恒定的較低輸出壓力。當進口壓力變化較大時,要求出口壓力在給定的精度范圍內變化。

按敏感元件分:膜片式減壓器、膜片式減壓器、柱塞式減壓器

按用途分:流量減壓器、指令減壓器

按性能分:非卸荷正向減壓器、非卸荷反向減壓器、卸荷反向減壓器

根據有無參考彈簧:有參考彈簧減壓器,不帶參考彈簧減壓器

6 - 1 3 試分析減壓器的功能、結構及工作過程。

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