[发明专利]真空羽流效应实验系统氧气系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空羽流效应实验系统氧气系统，属于气体压力控制技术领域。

背景技术

发动机在真空环境下工作时产生的羽毛状的高速高温喷流称为羽流。羽流会对航天器产生气动力效应、气动热效应、污染效应、电磁效应等，统称为羽流效应，羽流效应会对航天器的飞行任务带来影响。对羽流效应的试验研究包括空间搭载试验和地面模拟试验。空间搭载试验数据真实可靠，但试验成本高、周期长、次数少，获得数据量有限。地面模拟试验系统建设一次性投资大，单次试验成本低，能重复进行不同工况和不同状态的试验，获得大量试验数据。因此，地面模拟试验成为羽流效应试验研究的首选。

2007年国防科工局立项、北京航空航天大学投建的真空羽流效应实验系统，是国内首座专门用于羽流效应试验研究的地面模拟系统。通过使用真实发动机或缩比发动机在真空舱中进行点火试验，测量真空羽流各项参数，进行羽流效应研究。工质储供系统作为构成真空羽流试验系统的重要分系统之一，作用是为发动机的正常工作提供所需压力及流量的燃烧剂和氧化剂，并实现增压、吹除、置换等功能。其中，氧气系统是工质储供系统的关键系统之一，主要是为真空羽流试验提供压力准确、流量稳定、安全可靠的氧气工质，压力调节范围大，并能远程监测管路压力、控制阀门开闭，同时兼顾安全性和适用性。

目前国内尚无专门用于真空羽流效应试验的氧气系统，现有的发动机试验氧气系统主要是为大气环境中进行的发动机试验提供氧气，一般都是为某型号或任务特殊设计的，压力和流量调节都在一定范围内，而真空羽流效应研究的特点为多任务、多工况，研究的对象包括各种姿轨控或缩比发动机，压力和流量调节范围较大，因此，需要设计通用性强、能满足不同项目需求、适用于真空羽流效应试验的氧气系统。

现有的发动机试验氧气系统，如专利CN101782462A提到的全流量试车台氧气系统，一般情况下，系统提供的氧气压力较高、流量较大，不适合于羽流效应试验所用的姿轨控或缩比的低压小流量发动机；使用普通弹簧式减压器，在压力相对较低的情况下，压力调节精度低、波动大，这对于所需压力高的试验，一般占试验压力的百分比较低，对试验造成的影响有限，但对于低压小流量的发动机羽流试验则会造成很大的影响；另外，由于高压纯氧的氧化性极强，若遇到油脂或管道中高速运动的铁屑将会使氧气管道爆炸，所以这类高压氧气系统需要设计专门的氮气吹除装置，增加系统的复杂性。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种真空羽流效应实验系统氧气系统，为真空羽流效应实验系统提供压力准确、流量稳定、安全可靠的氧气工质。

一种真空羽流效应实验系统氧气系统，包括高压氧气路、指挥气路、主氧路、分氧路和大容量低压氧气储罐路；

高压氧气路包括高压进气手阀、氧气高压压力表及其压力传感器、高压氧气路过滤器及高压放气手阀；高压进气手阀入口连接高压氧气气源，出口通过三通连接高压氧气路过滤器和高压放气手阀的入口；高压放气手阀出口连接氧气泄放出口；氧气高压压力表及其压力传感器连接在高压进气手阀与高压氧气路过滤器之间的管路上；高压氧气路过滤器出口连接指挥进气手阀、主氧减压器和分氧减压器的入口；

指挥气路包括进气手阀、指挥放气手阀、主氧指挥节流阀、主氧缓冲罐、主氧指挥压力表、分氧指挥节流阀、分氧缓冲罐、分氧指挥压力表；

指挥进气手阀入口连接高压氧气路过滤器，出口通过四通分别连接指挥放气手阀、主氧指挥节流阀和分氧指挥节流阀的入口；指挥放气手阀出口连接氧气泄放出口；主氧指挥节流阀出口通过四通连接主氧缓冲罐、主氧指挥压力表及主氧减压器的指挥气进气口；分氧指挥节流阀出口通过四通连接分氧缓冲罐、分氧指挥压力表及分氧减压器的指挥气进气口；

主氧路包括指挥主氧减压器、主氧低压压力表及其压力传感器、主氧电磁阀、主氧放气手阀及安全阀；

主氧减压器入口连接高压氧气路过滤器，出口连接主氧电磁阀入口，主氧减压器与主氧电磁阀之间通过3个三通分别连接主氧低压压力表及其压力传感器、安全阀、主氧放气手阀；安全阀和主氧放气手阀的出口连接氧气泄放出口；主氧电磁阀出口连接试验间主氧气路；

分氧路包括分氧减压器、分氧低压压力表及其压力传感器、分氧电磁阀、分氧放气手阀及安全阀；

分氧减压器入口连接高压氧气路过滤器，出口连接分氧电磁阀入口，分氧减压器与分氧电磁阀之间通过3个三通分别连接分氧低压压力表及其压力传感器、安全阀、分氧放气手阀；安全阀和分氧放气手阀的出口连接氧气泄放出口；分氧电磁阀出口连接试验间分氧路；