[发明专利]一种液体火箭发动机的推力调节方法及装置

权利要求书

1.一种液体火箭发动机推力调节方法，其特征在于，所述液体火箭发动机包括燃料贮箱、氧化剂贮箱、燃气发生器、涡轮、推力室以及管路，所述燃料贮箱中的燃料和氧化剂贮箱中的氧化剂大部分通过主管路进入推力室燃烧，小部分通过副管路进入燃气发生器燃烧；所述副管路包括燃料副管路和氧化剂副管路，并分别设有燃料副阀和氧化剂副阀用于调节进入燃气发生器的燃料和氧化剂流量；所述主管路中的氧化剂主管路设有氧化剂主阀，用于调节进入推力室的氧化剂流量，通过三个阀门的配合共同对发动机推力进行调节并且保持其他状态参数稳定；

所述推力调节方法包括如下步骤：

S1、在地面试车试验时获得所述液体火箭发动机推力室压力-调节阀开度表；

S2、基于所述推力室压力-调节阀开度表和制导系统实时给出的推力室压力指令，计算得到燃料副阀开度基准值x_gfcv0；

S3、获取所述液体火箭的当前轴向目标过载n_{x_cx}与当前轴向实际过载n_x；

S4、根据所述当前轴向目标过载和当前轴向实际过载进行计算，包括步骤：

S41、计算所述当前轴向目标过载与所述轴向实际过载的偏差Δn_x；

S42、基于步骤S41计算得到的过载偏差Δn_x进行PI控制器计算，得到燃料副阀开度修正量Δx_gfcv；

S43、基于所述燃料副阀开度基准值x_gfcv0和所述燃料副阀开度修正量Δx_gfcv进行计算，得到燃料副阀开度指令；

S5、基于所述燃料副阀开度指令和所述推力室压力-调节阀开度表计算得到氧化剂副阀和氧化剂主阀的开度指令；

S6、根据所述燃料副阀、氧化剂副阀、氧化剂主阀开度指令分别对调节阀开度进行调节，使所述发动机推力达到需要推力。

2.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机推力调节方法，其特征在于，当所述步骤S41计算得到的过载偏差小于预设控制精度时，停止对阀门开度的调节。

3.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机推力调节方法，其特征在于，所述步骤S42中PI控制参数选择的方法是依据发动机设计的理论参数，计算各推力工况下推力产生的过载与燃料副阀开度比值的平均值Δx_gfcv的具体计算如下：

Δx_gfcv＝k₁×Δn_x+k₂×∫Δn_x

其中，k₁为比例系数，为的0.2-0.4倍，k₂为积分系数，为k₁的0.2-0.3倍。

4.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机推力调节方法，其特征在于，所述步骤S43中，燃料副阀开度指令x_{gfcv_cx}是由燃料副阀开度修正量Δx_gfcv与燃料副阀开度基准值x_gfcv0叠加得到：

x_gfcv＿cx＝x_gfcv0+Δx_gfcv。

5.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机推力调节方法，其特征在于，所述步骤S5中根据推力室压力-调节阀开度表，利用燃料副阀开度指令进行插值，得到氧化剂副阀开度指令x_{gocv_cx}和氧化剂主阀开度指令x_{mocv_cx}，对发动机推力进行调节。

6.一种液体火箭发动机推力调节装置，其特征在于，应用于液体火箭发动机通过权利要求1-5任一项所述的推力调节方法对发动机推力进行调节，包括：

参数获取模块，用于步骤S3中获取轴向目标过载n_{x_cx}与当前轴向实际过载n_x；

补偿计算模块，用于步骤S4中计算过载差值，并进行PI控制器计算，得到甲烷副阀开度补偿值以及甲烷副阀、氧副阀和氧主阀的开度指令；

控制执行模型，用于步骤S5中将各个阀门指令响应至需要的开度。