一种液氧/煤油发动机试验供气系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明专利属于航空、航天技术领域，涉及一种液氧/煤油发动机试验供气系统。
【背景技术】
[0002]液体火箭发动机地面试验是考核发动机性能、验证设计方案合理性、验收发动机的重要手段，是保证发动机研制定型和成功飞行的重要一环，其主要目的是验证设计的可行性、工艺的可靠性以及考核测试方法，并对发动机或组合件的性能和加工质量做出评价。为了保证液体火箭发动机地面试验所用各类功能用气要求，需要建立供气系统，按相关要求提供不同压力、不同流量的气源。供气系统主要包括气源、气体生产单元、气体输送单元以及气体配气单元，气源的气体经过上述三个单元最终进入发动机，满足发动机栗隔离腔吹除、发动机强吹/弱吹、提供发动机控制气源用气、发动机液氧的预冷排放、氧蒸发器系统的吹除及排放、煤油充填抽真空、脉动冷却水(液)供应、产品回温、试后处理等需求。
[0003]考虑到各类气源用气量不同，且气源压力要求不同，为了保证气源干净，无多余物，且高效控制各路气源，为此建立供气系统，将高压气体贮存系统输送来的高压氮气和氦气进行按需减压和合理分配，通过阀门、减压器、过滤器、流量计、管道等设备安全地输送到各个用气接口，最终保证各类气源满足试车要求。
[0004]由于液氧/煤油火箭发动机试验配气工序繁多、管道数量大、接口形式多样，多余物控制变得尤为重要，列为液体火箭发动机地面试验的关键过程。特别是在发动机启动前、工作过程中、关机后均需要试验系统对多处发动机关键部位进行吹除与充气，如果不能严格控制多余物，易引起试车过程发动机内部燃烧不均匀、零部件磨损加剧、阀门开启关闭异常发动机点火堵塞与异常，进而引起重要零部件如涡轮栗等提前失效、损坏，甚至异常关机，造成试验最终失败。
【发明内容】
[0005]为了解决【背景技术】中问题，本发明提供了一种源头开始控制气体纯度，避免多余物进入发动机内部，保证液氧/煤油发动机地面试验的成功的液氧/煤油发动机试验供气系统。
[0006]本发明的具体技术方案是:
[0007]本发明提出了一种液氧/煤油发动机试验供气系统，包括液氮气源、气体生产单元、多个气体输送单元以及多个气体配气单元;其特征在于:所述气体生产单元的一端与液氮气源连通，另一端分别与多个气体输送单元连通;每一个气体输送单元分别与多个气体配气单元连通；
[0008]气体生产单元依次设置有液氮栗、汽化器、第一级配气板;所述液氮气源与液氮栗之间安装第一过滤器;液氮栗与汽化器之间、汽化器与第一级配气板之间以及第一级配气板与每个气体输送单元之间均设置有第二过滤器；
[0009]每个气体输送单元均包括依次连通的气瓶、第二过滤器、第二级配气板以及第三过滤器；
[0010]每个气体配气单元均包括依次连通的第三过滤器、第三级配气板以及第四过滤器。
[0011]该系统的过滤精度逐级递增，滤网目数为第一过滤器的滤网为ΙΟΟμ(网孔大小)，第二过滤器的滤网为40μ(网孔大小)，第三过滤器的滤网为14μ(网孔大小)，第四过滤器的滤网为5μ(网孔大小)。
[0012]由于第四过滤器安装在供气系统的最末端，滤网由于精度较高，因此强度较弱，因此，第四过滤器的滤网上均包覆有金属丝网，金属丝网的网孔大小为ΙΟΟμ。
[0013]为了进一步的保证系统过滤精度，上述第四过滤器依次设置有三组，最后一个第四过滤器的的金属丝网外表面包覆麂皮。
[0014]其中，第一级配气板用于将降低从气体生产单元气体入口至气体出口的压力大小;第二级配气板将每一个气体输送单元的气体分别输送给其对应设置的多个气体配气单元;所述第三级配气板用于控制每一个气体配气单元气路的通断。
[0015]本发明的优点在于:
[0016]1、本发明采用在气体生产单元、多个气体输送单元以及多个气体配气单元多个不同功能配气板和过滤器，具有分层逐级控制特点，并且实现冗余控制目的，增加系统可靠性，实现了从源头开始控制气体纯度，避免多余物进入发动机内部，保证液氧/煤油发动机地面试验的成功。
[0017]2、本发明的系统在不同功能区设置不同目数过滤网的过滤器，优化了供气系统，试验不同工位的需求，具有因地适易的特性，并且实现了过滤精度逐级递增，优化了过滤流程，避免某一过滤器失效造成的损失，进一步的提高了系统的可靠性。
[0018]3、本发明在的第四过滤器设置金属丝网，增加了第四过滤器的强度，同时便于维护更换，提高工作效率，延长了过滤器的使用寿命。
[0019]4、本发明在的第四过滤器包覆有麂皮，能够有效防止高速气流夹杂多余物冲破滤网，同时提升过滤精度与避免气体直接对发动机的冲击。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的系统简图；
【具体实施方式】
[0021]液氧煤油发动机试验配气系统气体过滤，对于气化后的存储气体，通过设置多个过滤器进行消减多余物，并以此进行逐级递减的方式，不断提高精度，降低气体冲击，保证过滤器过滤质量与可靠性，获得纯净的试验用氮气，避免多余物进入发动机内部，造成发动机工作隐患。
[0022]如图1所示(该图只给出了一路气体输送单元和气体配气单元的示意，其余多路均相同，因此省略)，该供气系统，包括液氮气源1、气体生产单元2、多个气体输送单元3以及多个气体配气单元4;
[0023]气体生产单元2的一端与液氮气源I连通，另一端分别与多个气体输送单元2连通；每一个气体输送单元2分别与多个气体配气单元3连通；
[0024]气体生产单元2从气体入口至气体出口依次设置有液氮栗5、汽化器6、第一级配气板7;液氮气源I与液氮栗5之间安装第一过滤器8;液氮栗5与汽化器6之间、汽化器6与第一级配气板7之间以及第一级配气板7与每个气体输送单元之间3均设置有第二过滤器9;
[0025]其中，第一级配气板7用于将降低从气体生产单元气体入口至气体出口的压力大小；
[0026]每个气体输送单元3均包括从气体入口至气体出口依次连通的气瓶10、第二过滤器9、第二级配气板11以及第三过滤器12;
[0027]其中，第二级配气板11将每一个气体输送单元3的气体分别输送给其对应设置的多个气体配气单元4;
[0028]每个气体配气单元4均包括从气体入口至气体出口依次连通的第三过滤器12、第三级配气板13以及第四过滤器14;
[0029]其中，第三级配气板13用于控制每一个气体配气单元4气路的通断。
[0030]通过上述供气系统将纯度符合要求的液氮气体输送至液氧/煤油发动机内试验台的各个工位15。
[0031]该系统的过滤精度逐级递增，滤网目数为第一过滤器8的滤网为150目，第二过滤器9的滤网为40μ，第三过滤器12的滤网为14μ，第四过滤器14的滤网为5μ。
[0032]第四过滤器14的滤网由于精度较高，金属丝很细，强度较弱，采用在过滤网外再增加一层强度较高的金属网的方法，来对高精度过滤网进行保护。外层金属网选择使用ΙΟΟμ的过滤网，用铅封丝困扎牢靠，这样滤芯外径增加量很小，不影响滤芯与壳体的装配。
[0033]最后一个第四过滤器在此基础上，再增加一层麂皮，并用铅封丝困扎牢靠。上述过滤器安装于航天液氧煤油发动机试验管道中，采用37°螺纹接口对接保证最后一道过滤高精度要求，同时便于维修与更换，并不影响正常工作，即增加过滤精度，同时具有冗余特性，易于维护清理，提高工作效率与系统可靠性。
【主权项】
1.一种液氧/煤油发动机试验供气系统，包括液氮气源、气体生产单元、多个气体输送单元以及多个气体配气单元;其特征在于:所述气体生产单元的一端与液氮气源连通，另一端分别与多个气体输送单元连通;每一个气体输送单元分别与多个气体配气单元连通； 气体生产单元依次设置有液氮栗、汽化器、第一级配气板;所述液氮气源与液氮栗之间安装第一过滤器;液氮栗与汽化器之间、汽化器与第一级配气板之间以及第一级配气板与每个气体输送单元之间均设置有第二过滤器； 每个气体输送单元均包括依次连通的气瓶、第二过滤器、第二级配气板以及第三过滤器； 每个气体配气单元均包括依次连通的第三过滤器、第三级配气板以及第四过滤器。2.根据权利要求1所述的液氧/煤油发动机试验供气系统，其特征在于:所述第一过滤器的滤网为ΙΟΟμ，第二过滤器的滤网为40μ，第三过滤器的滤网为14μ，第四过滤器的滤网为5μσ3.根据权利要求2所述的液氧/煤油发动机试验供气系统，其特征在于:第四过滤器的滤网上均包覆有金属丝网，金属丝网的网孔大小为ΙΟΟμ。4.根据权利要求3所述的液氧/煤油发动机试验供气系统，其特征在于:所述第四过滤器依次设置有三组，最后一个第四过滤器的的金属丝网外表面包覆麂皮。5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的液氧/煤油发动机试验供气系统，其特征在于:第一级配气板用于将降低从气体生产单元气体入口至气体出口的压力大小;第二级配气板将每一个气体输送单元的气体分别输送给其对应设置的多个气体配气单元;所述第三级配气板用于控制每一个气体配气单元气路的通断。
【专利摘要】本发明属于航空、航天技术领域，具体涉及一种液氧/煤油发动机试验供气系统，具体包括液氮气源、气体生产单元、多个气体输送单元以及多个气体配气单元；其特征在于：所述气体生产单元的一端与液氮气源连通，另一端分别与多个气体输送单元连通；每一个气体输送单元分别与多个气体配气单元连通；通过使用本发明现实了从源头开始控制气体纯度，避免多余物进入发动机内部，保证液氧/煤油发动机地面试验的成功。
【IPC分类】F02K9/42, F02K9/96
【公开号】CN105604738
【申请号】CN201511024026
【发明人】薛宁, 秦永涛, 李 荣, 苏红芳, 董红兵, 宋阳, 朱小刚
【申请人】西安航天动力试验技术研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月30日