[发明专利]一种液体火箭发动机故障管路隔离方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及液体火箭发动机故障检测与诊断技术领域，特指一种液体火箭发动机故障管路隔离方法。

背景技术

液体火箭发动机是当今航天系统中最重要的动力装置，恶劣的工作条件使其成为航天系统中故障的敏感多发部位，而且其故障的发生和发展具有快速与破坏性极大的特点。根据统计，在美国，液体火箭发动机故障约占运载器总故障的60％以上。管路作为发动机非常重要的部件，其故障模式主要有泄漏和堵塞两种，在发动机工作过程中，由于强烈的振动、大范围的温度变化以及工作载荷的原因，必然会导致管路不同程度的变形，从而可能导致连接点等处发生泄漏故障。根据美国对SSME等7种泵压式火箭发动机的故障统计分析结果，在危害性大、重复出现、具有代表性的1771次故障中，泄漏作为其中最常见的故障模式，共占到故障发生总次数的3/4以上。液体火箭发动机主管路发生堵塞的可能性极低，堵塞故障多发生于喷嘴、节流圈以及阀门等部位。管路、喷嘴的堵塞故障一般不会造成灾难性的后果，会引起液体火箭发动机性能下降，偏离预定目标任务。在液体火箭发动机发生的故障中，管路发生泄漏或堵塞故障次数名列前茅，是最常见故障之一，由此可见，管路作为液体火箭发动机中的一类重要部件，对其开展故障隔离方法的研究具有十分重要的理论意义和工程实用价值。

当前管路泄漏检测方法主要有试验前的“液体/气泡”试验法和“装袋”试验法；试验中的对氢泄漏检测的基于点式传感器的检漏法和基于红外图像处理的检漏法；这些方法要么费时费力，难以在液体火箭发动机工作时进行，要么需要配置专用的传感器，且只能检测氢泄漏，对其他推进剂泄漏及管路堵塞故障检测与隔离无能为力。因此现有技术存在实现困难、结构复杂、体积庞大等缺陷。

发明内容

为克服现有方法的不足，本发明提供一种操作简便、快速有效的液体火箭发动机故障管路隔离方法。

一种液体火箭发动机故障管路隔离方法，包括以下步骤：

1)将液体火箭发动机的总管路分为多段子管路，并且在发动机正常运行状态时，计算多次各子管路的压力差与总管路的压力差的标准压差比值，并根据多次标准压差比值统计得到各子管路的标准压差比值阈值；

2)在发动机正常运行时，检测各子管路的压力差与总管路的压力差的实际压差比值；

3)将实际压差比值与对应的标准压差比值阈值相比较，当实际压差比值超出所述标准压差比值阈值时，则判断对应的子管路存在异常，需进行隔离。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤1)中，标准压差比值阈值取为其中，和σ为多次标准压差比值的均值和均方差，其中c为综合系数，n为带宽系数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的方法方便可靠、无需增加额外传感器而只需要测量压力参数，即可初步判断液体火箭发动机管路部件的堵塞或泄漏故障的位置，操作简便、快捷有效。

为了更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明和附图，然而所附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为管路-管路结构中管路泄漏故障示意图；

图2为管路-喷嘴结构中管路泄漏故障示意图；

图3是管路-管路结构中管路堵塞故障示意图；

图4为管路-喷嘴结构中管路堵塞故障示意图；

图5为管路-喷嘴结构中喷嘴堵塞故障示意图；

图6为节流圈-喷嘴结构示意图；

图7为本实施例的具体实施步骤流程图；

图8本实施例中某次故障的检测结果示意图。

具体实施方式

如图1至图8所示，本实施例的液体火箭发动机故障管路隔离方法，包括以下步骤：

1)将液体火箭发动机的总管路分为多段子管路，并且在发动机正常运行状态时，计算多次各子管路的压力差与总管路的压力差的标准压差比值，并根据多次标准压差比值统计得到各子管路的标准压差比值阈值；

2)在发动机正常运行时，检测各子管路的压力差与总管路的压力差的实际压差比值；

3)将实际压差比值与对应的标准压差比值阈值相比较，当实际压差比值超出标准压差比值阈值时，则判断对应的子管路存在异常，需进行隔离。

本实施例中，在步骤1)中，标准压差比值阈值取为其中，和σ为多次标准压差比值的均值和均方差，其中c为综合系数，n为带宽系数。