一種液氧/煤油發動機試驗供氣系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明專利屬于航空、航天技術領域，涉及一種液氧/煤油發動機試驗供氣系統。
【背景技術】
[0002]液體火箭發動機地面試驗是考核發動機性能、驗證設計方案合理性、驗收發動機的重要手段，是保證發動機研制定型和成功飛行的重要一環，其主要目的是驗證設計的可行性、工藝的可靠性以及考核測試方法，并對發動機或組合件的性能和加工質量做出評價。為了保證液體火箭發動機地面試驗所用各類功能用氣要求，需要建立供氣系統，按相關要求提供不同壓力、不同流量的氣源。供氣系統主要包括氣源、氣體生產單元、氣體輸送單元以及氣體配氣單元，氣源的氣體經過上述三個單元最終進入發動機，滿足發動機栗隔離腔吹除、發動機強吹/弱吹、提供發動機控制氣源用氣、發動機液氧的預冷排放、氧蒸發器系統的吹除及排放、煤油充填抽真空、脈動冷卻水(液)供應、產品回溫、試后處理等需求。
[0003]考慮到各類氣源用氣量不同，且氣源壓力要求不同，為了保證氣源干凈，無多余物，且高效控制各路氣源，為此建立供氣系統，將高壓氣體貯存系統輸送來的高壓氮氣和氦氣進行按需減壓和合理分配，通過閥門、減壓器、過濾器、流量計、管道等設備安全地輸送到各個用氣接口，最終保證各類氣源滿足試車要求。
[0004]由于液氧/煤油火箭發動機試驗配氣工序繁多、管道數量大、接口形式多樣，多余物控制變得尤為重要，列為液體火箭發動機地面試驗的關鍵過程。特別是在發動機啟動前、工作過程中、關機后均需要試驗系統對多處發動機關鍵部位進行吹除與充氣，如果不能嚴格控制多余物，易引起試車過程發動機內部燃燒不均勻、零部件磨損加劇、閥門開啟關閉異常發動機點火堵塞與異常，進而引起重要零部件如渦輪栗等提前失效、損壞，甚至異常關機，造成試驗最終失敗。
【發明內容】
[0005]為了解決【背景技術】中問題，本發明提供了一種源頭開始控制氣體純度，避免多余物進入發動機內部，保證液氧/煤油發動機地面試驗的成功的液氧/煤油發動機試驗供氣系統。
[0006]本發明的具體技術方案是:
[0007]本發明提出了一種液氧/煤油發動機試驗供氣系統，包括液氮氣源、氣體生產單元、多個氣體輸送單元以及多個氣體配氣單元;其特征在于:所述氣體生產單元的一端與液氮氣源連通，另一端分別與多個氣體輸送單元連通;每一個氣體輸送單元分別與多個氣體配氣單元連通；
[0008]氣體生產單元依次設置有液氮栗、汽化器、第一級配氣板;所述液氮氣源與液氮栗之間安裝第一過濾器;液氮栗與汽化器之間、汽化器與第一級配氣板之間以及第一級配氣板與每個氣體輸送單元之間均設置有第二過濾器；
[0009]每個氣體輸送單元均包括依次連通的氣瓶、第二過濾器、第二級配氣板以及第三過濾器；
[0010]每個氣體配氣單元均包括依次連通的第三過濾器、第三級配氣板以及第四過濾器。
[0011]該系統的過濾精度逐級遞增，濾網目數為第一過濾器的濾網為ΙΟΟμ(網孔大小)，第二過濾器的濾網為40μ(網孔大小)，第三過濾器的濾網為14μ(網孔大小)，第四過濾器的濾網為5μ(網孔大小)。
[0012]由于第四過濾器安裝在供氣系統的最末端，濾網由于精度較高，因此強度較弱，因此，第四過濾器的濾網上均包覆有金屬絲網，金屬絲網的網孔大小為ΙΟΟμ。
[0013]為了進一步的保證系統過濾精度，上述第四過濾器依次設置有三組，最后一個第四過濾器的的金屬絲網外表面包覆麂皮。
[0014]其中，第一級配氣板用于將降低從氣體生產單元氣體入口至氣體出口的壓力大小;第二級配氣板將每一個氣體輸送單元的氣體分別輸送給其對應設置的多個氣體配氣單元;所述第三級配氣板用于控制每一個氣體配氣單元氣路的通斷。
[0015]本發明的優點在于:
[0016]1、本發明采用在氣體生產單元、多個氣體輸送單元以及多個氣體配氣單元多個不同功能配氣板和過濾器，具有分層逐級控制特點，并且實現冗余控制目的，增加系統可靠性，實現了從源頭開始控制氣體純度，避免多余物進入發動機內部，保證液氧/煤油發動機地面試驗的成功。
[0017]2、本發明的系統在不同功能區設置不同目數過濾網的過濾器，優化了供氣系統，試驗不同工位的需求，具有因地適易的特性，并且實現了過濾精度逐級遞增，優化了過濾流程，避免某一過濾器失效造成的損失，進一步的提高了系統的可靠性。
[0018]3、本發明在的第四過濾器設置金屬絲網，增加了第四過濾器的強度，同時便于維護更換，提高工作效率，延長了過濾器的使用壽命。
[0019]4、本發明在的第四過濾器包覆有麂皮，能夠有效防止高速氣流夾雜多余物沖破濾網，同時提升過濾精度與避免氣體直接對發動機的沖擊。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的系統簡圖；
【具體實施方式】
[0021]液氧煤油發動機試驗配氣系統氣體過濾，對于氣化后的存儲氣體，通過設置多個過濾器進行消減多余物，并以此進行逐級遞減的方式，不斷提高精度，降低氣體沖擊，保證過濾器過濾質量與可靠性，獲得純凈的試驗用氮氣，避免多余物進入發動機內部，造成發動機工作隱患。
[0022]如圖1所示(該圖只給出了一路氣體輸送單元和氣體配氣單元的示意，其余多路均相同，因此省略)，該供氣系統，包括液氮氣源1、氣體生產單元2、多個氣體輸送單元3以及多個氣體配氣單元4;
[0023]氣體生產單元2的一端與液氮氣源I連通，另一端分別與多個氣體輸送單元2連通；每一個氣體輸送單元2分別與多個氣體配氣單元3連通；
[0024]氣體生產單元2從氣體入口至氣體出口依次設置有液氮栗5、汽化器6、第一級配氣板7;液氮氣源I與液氮栗5之間安裝第一過濾器8;液氮栗5與汽化器6之間、汽化器6與第一級配氣板7之間以及第一級配氣板7與每個氣體輸送單元之間3均設置有第二過濾器9;
[0025]其中，第一級配氣板7用于將降低從氣體生產單元氣體入口至氣體出口的壓力大小；
[0026]每個氣體輸送單元3均包括從氣體入口至氣體出口依次連通的氣瓶10、第二過濾器9、第二級配氣板11以及第三過濾器12;
[0027]其中，第二級配氣板11將每一個氣體輸送單元3的氣體分別輸送給其對應設置的多個氣體配氣單元4;
[0028]每個氣體配氣單元4均包括從氣體入口至氣體出口依次連通的第三過濾器12、第三級配氣板13以及第四過濾器14;
[0029]其中，第三級配氣板13用于控制每一個氣體配氣單元4氣路的通斷。
[0030]通過上述供氣系統將純度符合要求的液氮氣體輸送至液氧/煤油發動機內試驗臺的各個工位15。
[0031]該系統的過濾精度逐級遞增，濾網目數為第一過濾器8的濾網為150目，第二過濾器9的濾網為40μ，第三過濾器12的濾網為14μ，第四過濾器14的濾網為5μ。
[0032]第四過濾器14的濾網由于精度較高，金屬絲很細，強度較弱，采用在過濾網外再增加一層強度較高的金屬網的方法，來對高精度過濾網進行保護。外層金屬網選擇使用ΙΟΟμ的過濾網，用鉛封絲困扎牢靠，這樣濾芯外徑增加量很小，不影響濾芯與殼體的裝配。
[0033]最后一個第四過濾器在此基礎上，再增加一層麂皮，并用鉛封絲困扎牢靠。上述過濾器安裝于航天液氧煤油發動機試驗管道中，采用37°螺紋接口對接保證最后一道過濾高精度要求，同時便于維修與更換，并不影響正常工作，即增加過濾精度，同時具有冗余特性，易于維護清理，提高工作效率與系統可靠性。
【主權項】
1.一種液氧/煤油發動機試驗供氣系統，包括液氮氣源、氣體生產單元、多個氣體輸送單元以及多個氣體配氣單元;其特征在于:所述氣體生產單元的一端與液氮氣源連通，另一端分別與多個氣體輸送單元連通;每一個氣體輸送單元分別與多個氣體配氣單元連通； 氣體生產單元依次設置有液氮栗、汽化器、第一級配氣板;所述液氮氣源與液氮栗之間安裝第一過濾器;液氮栗與汽化器之間、汽化器與第一級配氣板之間以及第一級配氣板與每個氣體輸送單元之間均設置有第二過濾器； 每個氣體輸送單元均包括依次連通的氣瓶、第二過濾器、第二級配氣板以及第三過濾器； 每個氣體配氣單元均包括依次連通的第三過濾器、第三級配氣板以及第四過濾器。2.根據權利要求1所述的液氧/煤油發動機試驗供氣系統，其特征在于:所述第一過濾器的濾網為ΙΟΟμ，第二過濾器的濾網為40μ，第三過濾器的濾網為14μ，第四過濾器的濾網為5μσ3.根據權利要求2所述的液氧/煤油發動機試驗供氣系統，其特征在于:第四過濾器的濾網上均包覆有金屬絲網，金屬絲網的網孔大小為ΙΟΟμ。4.根據權利要求3所述的液氧/煤油發動機試驗供氣系統，其特征在于:所述第四過濾器依次設置有三組，最后一個第四過濾器的的金屬絲網外表面包覆麂皮。5.根據權利要求1至4任一權利要求所述的液氧/煤油發動機試驗供氣系統，其特征在于:第一級配氣板用于將降低從氣體生產單元氣體入口至氣體出口的壓力大小;第二級配氣板將每一個氣體輸送單元的氣體分別輸送給其對應設置的多個氣體配氣單元;所述第三級配氣板用于控制每一個氣體配氣單元氣路的通斷。
【專利摘要】本發明屬于航空、航天技術領域，具體涉及一種液氧/煤油發動機試驗供氣系統，具體包括液氮氣源、氣體生產單元、多個氣體輸送單元以及多個氣體配氣單元；其特征在于：所述氣體生產單元的一端與液氮氣源連通，另一端分別與多個氣體輸送單元連通；每一個氣體輸送單元分別與多個氣體配氣單元連通；通過使用本發明現實了從源頭開始控制氣體純度，避免多余物進入發動機內部，保證液氧/煤油發動機地面試驗的成功。
【IPC分類】F02K9/42, F02K9/96
【公開號】CN105604738
【申請號】CN201511024026
【發明人】薛寧, 秦永濤, 李 榮, 蘇紅芳, 董紅兵, 宋陽, 朱小剛
【申請人】西安航天動力試驗技術研究所
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月30日