一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器及其运行方法与流程

文档序号:29957960发布日期:2022-05-11 08:25阅读:184来源:国知局
一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器及其运行方法与流程

1.本发明涉及精密机械和航天推进技术中的推进器领域,具体涉及一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器及其运行方法。


背景技术:

2.推进器是航天技术中一种重要的动力装置,工作时以很高的速度将工作物质喷出喷管,通过喷出物对推进器及其载体的反冲量提供推动力。按照工作原理,空间中得到应用的推进系统分为冷气推进、化学推进和电推进。对于短期使用来说,当卫星控制需要的总冲量较小时,冷气推进系统的有效比冲大于电推进。对于微小卫星来说,推进系统主要用于卫星轨道保持和姿态控制,需要的推力小,工作时间短,因此,在装载空间和总质量要求满足的前提下,首选冷气推进系统作为微小卫星的空间推进系统。
3.冷气推进系统包括工质贮箱、减压器、 电控阀门、喷管、驱动电路;有些还配有压力或流量传感器。工质由气源流出, 被减压器减压后,经电控阀和喷管喷出形成推力。其中的电控阀门采用截断阀, 推进器工作在持续开/关或者脉冲状态;电控截断阀的接通时间决定了每次推进过程的持续时间和冲量大小。冷气微推力器是冷气微推进系统的核心部件。
4.现有技术中的冷气微推力器,喷嘴座多为金属或合金材料;单向阀多使用传统比例调节阀或电磁比例阀,阀头多为有机物或金属材料;无缓冲气容或仅有一个缓冲气容,且密封方式单一,多使用分流或热式微流芯片监测流量;多为开环控制或对单一参量进行闭环。。
5.现有的技术中的冷气推进器存在下述问题:1. 金属及合金材料喷嘴座,有相对较大的热膨胀系数,在温差高达数百k的空间环境中,喷管会发生膨胀/收缩形变,尤其是喉部直径会发生较明显的变化,这对于高精度微牛级冷气推力器是不利的,会直接影响其推力精确性。
6.2. 常见的阀头和阀座(喷管座)一般为有机物和金属的软密封,长时间工作后有机物阀头会出现疲劳形变,导致阀门行程变化,导致流量出现偏差,甚至有可能导致阀门无法完全密封,发生漏气。
7.3. 另一种金属和金属的硬密封,可一定程度上解决软密封的疲劳形变,但金属的碰撞损耗较大,尤其对于脉冲电磁阀,对金属阀头和阀座/喷管座的损耗会更大,缩短了冷气推力器的工作寿命,影响冷气推力器的长期工作稳定性,增大了其推力噪声。
8.4.常规微牛级冷气推力器并无前级缓冲气容或仅有单级气容,气流无法形成均匀稳定的分布,导致压力分布不均匀,导致推力稳定性差,推力噪声较大。
9.5.单气容冷气推力器一般将气容置于自锁阀门之前,工质气体先经气容均匀后再通过单向阀流入喷管,产生推力。若单向阀因疲劳形变或工作损耗等因素失效,发生漏气时,气容完全失去缓冲作用。
10.6.热式流量计需对局部气体进行加热,对气体的稳定流动会有一定的扰动。
11.7.分流式流量计需消耗小部分气体,对气体的稳定流动同样有扰动。
12.8.开环控制温度、流量等参量,无法实现对推力器的精确调控,影响推力准确性与推力噪声。
13.因此,如何解决微牛级变推力冷气微推力器中的推力精度控制及持续稳定推力输出,成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素:

14.本发明的第一个目的在于:针对现有技术中推力精度控制不足及稳定推力输出难以持续的问题,提供一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器。
15.为此,本发明的上述目的通过以下技术方案实现:一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器,其特征在于:软磁材料外壳内依次设置工质气体入口、一级气容、连接通道、二级气容和工质气体出口,工质气体出口设置拉瓦尔喷管主体;拉瓦尔喷管主体在窄喉的工质进口配设阀组件,阀组件包括阀门和回复弹性元件,回复弹性元件的回复力控制工质气体入口相通或密封,且回复弹性元件的回复力同步控制阀组件对连接通道和拉瓦尔喷管主体的相通或密封;所述软磁材料外壳外壁设置驱动电磁线圈驱动阀组件产生不同方向的运动,同时利用恢复弹性元件的弹性力控制阀门的密封力;拉瓦尔喷管主体为宝石材质的喷管座,阀门前端设置宝石阀头抵住拉瓦尔喷管主体的工质气体进口实现密封,阀门后端回复弹性元件一端弹性顶紧工质气体入口,另一端顶紧阀组件以顶紧连接通道。
16.在采用上述技术方案的同时,本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案:作为本发明的优选技术方案:所述阀门呈t形,阀门的横杆卡在连接通道朝向一级气容一侧,在连接通道座活塞运动,阀门横杆顶紧连接通道的同时宝石阀头顶紧拉瓦尔喷管主体密封一级气容和二级气容,阀门横杆离开连接通道时宝石阀头联通一级气容和二级气容。
17.作为本发明的优选技术方案:阀门包括宝石阀头、阀芯和阀芯外壳,阀芯外壳套在阀芯和宝石阀头外部,宝石阀头粘连在阀芯上;或,所述宝石阀头选用红宝石阀头。
18.作为本发明的优选技术方案:拉瓦尔喷管主体与软磁材料外壳连接端设置凹槽安装阀座密封圈,拉瓦尔喷管主体与软磁材料外壳外套设外壳,外壳在靠近工质气体入口一侧与软磁材料外壳固定连接以卡紧拉瓦尔喷管主体与软磁材料外壳,通过阀座密封圈实现密封。
19.作为本发明的优选技术方案:设有温控模组,所述温控模组设置在软磁材料外壳与壳体之间,且位于二级气容的周向外侧。
20.作为本发明的优选技术方案:所述温控模组在连接通道周侧设置二级气容温度传感器,通过二级气容温度传感器监测实时温度并同时对温控模组功率进行调节,以闭环控制二级气容中工质气体的温度。
21.作为本发明的优选技术方案:所述一级气容设有一级气容压力传感器,二级气容设有二级气容压力传感器分别测得一级气容前端压力p1与二级气容最前端压力p2,并获得压力差δp,判定δp近似为进气口两侧压力差后,通过q = c*δp计算得到理论近似流量值,实时的对电磁脉冲阀的工作参数进行实时调节,从而实现流量的闭环控制。
22.作为本发明的优选技术方案: 所述电磁线圈绕设在软磁材料外壳后端外部的线圈骨架中,外侧通过外壳限制脱位,驱动电磁线圈驱动阀组件向工质气体进口方向的运动力。
23.作为本发明的优选技术方案:所述回复弹性元件为涨紧弹簧,一端固定在阀芯上,另一端安装于软磁材料外壳后端,驱动电磁线圈驱动阀门并克服回复弹性元件的弹力抬升,打开工质气体出口与连接通道,打开一级气容与二级气容的气体通道,关闭电磁线圈,通过涨紧弹簧的涨紧力顶紧阀门实现密封。
24.本发明的第二个目的在于:提供一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器的运行方法。
25.为此,本发明的上述目的通过以下技术方案实现:一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器的运行方法,其特征在于:包括以下运行步骤:s1,推力器连接至稳定气源,接收流量设定值qset与温度设定值tset;s2,根据qset与tset设置电磁线圈工作参数与温控模组,推力器工作,阀门被磁化,在电磁力的作用下克服弹性力与压差力向上抬升,密封解除,电磁线圈的工作参数通过电磁线圈工作参数与标准流量值的关系式(1) :q = k1*d(其中q为标准流量值、d为电磁线圈工作参数、k1为标定系数1)获得;s3,工质气体首先进入一级气容,进行缓冲,并由一级气容压力传感器获得进气口入口压强;s4,工质气体由进气口进入二级气容,进行缓冲,并由二级气容压力传感器获得进气口出口压强,计算得到压强差δp;由二级气容温度传感器获得工质气体温度treal;s5,当工质气体真实温度treal小于tset时,温控模组加热线圈工作,将工质气体加热至tset,并根据二级气容温度传感器的温度示数treal实时进行开关,维持工质气体的稳定的工作温度,实现温度的闭环控制。当工质气体真实温度treal大于tset时,温控模组关闭,仅记录二级气容温度传感器的温度示数treal,通过工质气体真实温度treal对流量与推力的关系进行修正;s6,通过测量压强差δp与标准流量值的关系式(2) :q = k2*δp,其中q为标准流量值、δp为测量压强差、k2为标定系数2,得到实际流量值qreal,若qreal与qset不一致,则电磁线圈调节其工作参数使qreal趋于qset,维持工质气体流量的稳定性与准确性,实现流量的闭环控制;s7,工质气体通过流量与温度控制后进入宝石喷管,经加速后喷出,获得所需的推力。
26.本发明中的一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器及其控制方法,利用调节电磁线圈的脉冲电信号的工作参数,驱动阀门和回复弹性元件向上运动,实时调控一级气容的进气口和工质气体出口的工质出气量,实现工质气体流量的连续、可变调节,为实
现冷气推力器持续稳定输出的推力提供硬件条件;本发明中的利用阀门t形设计、与软磁材料外壳中部收腰设计,配合回复弹性元件,将气容分割为一级气容和二级气容,为工质气体流量闭环控制提供了基础,配合一级气容压力传感器和二级气容压力传感器,能实现理论近似流量值, 通过出气端负反馈控制前端供气及调节电磁线圈实现工质气体出口恒流量控制,能够实现本发明的冷气推力器的推力实时高精度控制。本发明中的一级气容和二级气容的分隔设计,为避免气容漏气提供了双保险,确保了推力器的高密封性,双级气容中,配合气压监控、流量控制提升了气流持续的均匀性和持续的稳定性,实现了冷气推力器的持续平稳推力,降低了推力噪声;宝石喷管座与宝石阀头的硬密封组合,有效克服太空中极端高低温对喷管座和阀头带来的热胀冷缩影响,并有效解决了传统阀头阀座长期工作过程中的磨损问题,实现了推力持续输出精度和稳定性。
27.本发明的一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器及其运行方法,利用蓝宝石材料喷管座与红宝石材料阀头形成的双宝石硬密封,有效提升持续稳定的密封效果和工作寿命,尤其是利用宝石材料的热膨胀系数较金属与合金材料低,此特性使其更适合工作于太空这种温差较大的工作环境,确保喷管结构的稳定性,保证推力器的稳定性与精确性;采用双级气容,可有效地缓冲气体工质,保证气体工质的均匀性,保障推力器推力的稳定性与精确性;利用分别置于双级气容中的压力传感器可实时监测两气容间的压力差,亦即进气口两端的压力差,进而获得推力器工作流量,并利用双级气容可根据此流量对电磁脉冲信号的工作参数进行实时调节,完成对流量的闭环控制,确保流量的稳定性与准确性;温控模组实现对二级气容,亦即出口工质气体温度的精确控制,并通过温度传感器的实时反馈信号完成对二级气容内气体的闭环控制,确保工作工质气体温度的稳定性,即便在工质气体温度高于工作温度时,也可通过实际温度通过理论公式对推力值进行修正,获得实际的推力值。
附图说明
28.图1为本发明的一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器的结构示意图;附图中:宝石喷管座1、出口温度传感器2、外壳3、宝石阀头4、阀座密封o圈5、阀芯外壳6、阀芯7、温控模组8、二级气容9、二级气容压力传感器10、二级气容温度传感器11、连接通道12、一级气容压力传感器13、电磁线圈14、一级气容15、回复弹性元件16、软磁材料外壳17、引线18、工质气体入口19;工质气体出口20。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。
30.本发明的一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器,软磁材料外壳17内依次设置工质气体入口19、一级气容15、连接通道12、二级气容9和工质气体出口20,工质气体出口20设置拉瓦尔喷管主体1;拉瓦尔喷管主体1在窄喉的工质进口配设阀组件,阀组件包括阀门和回复弹性元件16,回复弹性元件16的回复力控制工质气体入口19相通或密封,且回复弹性元件16的回复力同步控制阀组件对连接通道12和拉瓦尔喷管主体的相通或密封;所述软磁材料外壳17外壁设置电磁线圈14驱动阀组件产生不同方向的运动,同时利用恢复弹性元件16的弹性力控制阀门的密封力;拉瓦尔喷管主体1为宝石材质的喷管座,
阀门前端设置宝石阀头抵住拉瓦尔喷管主体1的工质气体进口实现密封,阀门后端回复弹性元件16一端弹性顶紧工质气体入口19,另一端顶紧阀组件以顶紧连接通道12。
31.所述阀门呈t形,阀门的横杆卡在连接通道12朝向一级气容15一侧,在连接通道12座活塞运动,阀门横杆顶紧连接通道12的同时宝石阀头4顶紧拉瓦尔喷管主体1密封一级气容和二级气容,阀门横杆离开连接通道12时宝石阀头4联通一级气容和二级气容。
32.阀门包括宝石阀头4、阀芯7和阀芯外壳6,阀芯外壳6套在阀芯7和宝石阀头4外部,宝石阀头4粘连在阀芯7上;所述宝石阀头4选用红宝石阀头。
33.拉瓦尔喷管主体1与软磁材料外壳17连接端设置凹槽安装阀座密封圈5,拉瓦尔喷管主体1与软磁材料外壳17外套设外壳3,外壳3在靠近工质气体入口一侧与软磁材料外壳17固定连接以卡紧拉瓦尔喷管主体1与软磁材料外壳17,通过阀座密封圈实现密封。
34.设有温控模组8,所述温控模组8设置在软磁材料外壳17与壳体3之间,且位于二级气容的周向外侧。
35.所述温控模组8在连接通道12周侧设置二级气容温度传感器11,通过二级气容温度传感器11监测实时温度并同时对温控模组8功率进行调节,以闭环控制二级气容9中工质气体的温度。
36.所述一级气容15设有一级气容压力传感器13,二级气容9设有二级气容压力传感器10分别测得一级气容13前端压力p1与二级气容10最前端压力p2,并获得压力差δp,判定δp近似为连接通道12两侧压力差后,通过q = c*δp计算得到理论近似流量值,实时的对电磁脉冲阀的工作参数进行实时调节,从而实现流量的闭环控制。
37.所述驱动电磁线圈14绕设在软磁材料外壳17后端外部的线圈骨架中,外侧通过外壳3限制脱位,驱动电磁线圈14驱动阀组件向工质气体进口方向的运动力。
38.所述回复弹性元件16为涨紧弹簧,驱动电磁线圈14驱动阀门并克服回复弹性元件16的弹力抬升,打开工质气体出口20与连接通道,打开一级气容15与二级气容9的气体通道。
39.本发明在气体工质温度低于工作需求温度时,通过置于二级气容9中的温度传感器11实现温度闭环控制,实现工质气体温度的快速与精确调节性。在气体工质温度高于工作需求温度时,通过二级气容温度传感器11的温度对流量与推力的关系进行修正。
40.通过前后一级气容9、二级气容15中的压力传感器10、13实现流量标定与闭环控制,达到工质气体流量的高准确性。
41.通过调节电磁线圈的工作参数,实现流量的连续可变调节,从而实现推力的连续可变调节。
42.推力器实现温度与流量的闭环控制,有效的保证了工质气体温度的稳定性与流量输出的稳定性,进而实现了推力输出的稳定性与快速闭环调节,有效降低了其推力噪声,保证了其长期工作稳定性。
43.双级气容,确保气流的均匀性与稳定性,且为流量的闭环控制提供了测量与标定空间,且可增强密封效果,有效降低推力噪声。
44.t型阀门双级密封,即使其中一级气容漏气失效,仍还存在一级气容实现密封与缓冲功能,防止漏气。
45.宝石喷管座1与宝石阀头4的硬密封组合,有效克服太空中极端高低温对喷管座和
阀头带来的热胀冷缩影响,且可有效降低脉冲阀冲击损耗,提高推力输出精度和稳定性,并延长工作寿命。
46.本发明中的一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器,利用调节电磁线圈的脉冲电信号的工作参数,驱动阀门和回复弹性元件向上运动,实时调控一级气容的进气口和工质气体出口20的工质出气量,实现工质气体流量的连续、可变调节,为实现冷气推力器持续稳定输出的推力提供硬件条件;本发明中的利用阀门t形设计、与软磁材料外壳17中部收腰设计,配合回复弹性元件,将气容分割为一级气容和二级气容,为工质气体流量闭环控制提供了基础,配合一级气容压力传感器13和二级气容压力传感器10,能实现理论近似流量值, 通过出气端负反馈控制前端供气及调节电磁线圈实现工质气体出口恒流量控制,能够实现本发明的冷气推力器的推力实时高精度控制。本发明中的一级气容和二级气容的分隔设计,为避免气容漏气拉了双保险,确保了推力器的高密封性,双级气容中,配合气压监控、流量控制提升了气流持续的均匀性和持续的稳定性,实现了冷气推力器的持续平稳推力,降低了推力噪音;宝石喷管座与宝石阀头的硬密封组合,有效克服太空中极端高低温对喷管座和阀头带来的热胀冷缩影响,为推力持续输出精度和稳定性提供了硬件条件。
47.实施例1如图1所示,本发明的一种微牛级宝石基双气容变推力闭环冷气推力器,外壳3与拉瓦尔喷管主体1接触面上有一段浅槽,有出口温度传感器2置于槽中,监测前端出口温度,并使用粘连的方式固定在外壳3上。拉瓦尔喷管主体1内部中空,后端双圆弧收缩,前端锥形扩张,为拉瓦尔喷管结构。阀座密封圈5位于软磁材料外壳17前端的凹槽中,位于蓝宝石喷管座的后端,保障拉瓦尔喷管主体1与软磁材料外壳17的密封。温控模组8绕制在软磁材料外壳17前端外部的线圈骨架中,另一面被外壳3限制在外壳3内,防止脱落,用于控制二级气容内的工质气体温度。二级气容压力传感器10与二级气容温度传感器11通过焊接到软磁材料外壳17空槽中的管接头置于二级气容9后端,连接通道12前端,并使用密封胶保证管接头的密封,分别用于监测二级气容9内工质气体的温度与连接通道12的出口压力。一级气容压力传感器通过焊接到软磁材料外壳17空槽中的管接头置于一级气容15前端,连接通道12后端,并使用密封胶保证管接头的密封,用于监测连接通道12的入口压力。驱动电磁线圈14绕指在软磁材料外壳17后端外部的线圈骨架中,另一面被外壳3限制在外壳3内,防止脱落,用于产生驱动阀组件向上运动的力。阀组件由红宝石阀头4、阀芯7、阀芯外壳6与回复弹性元件16组成,红宝石阀头4通过粘连的方式与阀芯7连接,阀芯外壳6套在红宝石阀头4与阀芯7外部,起保护作用,阀门前端通过宝石阀头4抵于拉瓦尔喷管主体1后端,后端通过阀芯外壳6抵于软磁材料外壳17中的一级气容15前端,形成双级密封。回复弹性元件16前端安装于阀芯7上,后端安装于软磁材料外壳17后端,用于产生阀门的密封力与回复力。在软磁材料外壳17结构上,一级气容15与二级气容9之间均匀布置4个连接通道12。外壳3与软磁材料外壳17间通过密封胶与后端螺丝进行连接,且出口温度传感器2、温控模组8、二级气容压力传感器10、二级气容温度传感器11、一级气容压力传感器13与驱动电磁线圈14的引线18通过外壳3上的浅槽与软磁材料外壳17中的通孔延伸至软磁材料外壳17后端外部。
48.温控模组8通过软磁材料外壳17来控制二级气容9中工质气体的温度,通过二级气容温度传感器11监测实时温度并同时对温控模组8功率进行调节,实现对二级气容9中工质气体温度的闭环控制。
49.非工作状态下,由于回复弹性元件的作用,阀芯外壳6抵于软磁材料外壳17中的一级气容15前端,连接通道12无法工作,红宝石阀芯4抵于拉瓦尔喷管主体1后端,气体工质无法喷出形成推力,处于双重截断状态。工作状态下电磁线圈14通电,阀门(4,6,7)克服回复弹性元件16的弹力抬升,一级气容15与二级气容9的气体通道均被打开,二级气容中的气体工质从拉瓦尔喷管主体1喷出形成推力,随后一级气容中的工质气体通过连接通道12补充至二级气容9。
50.在稳定工作状态下,由于二级气容9与工作环境间的压力差,气体工质会通过拉瓦尔喷管主体1喷出,二级气容9内的气体压力随之降低。由于二级气容9内气体压力的降低,一级气容15与二级气容9间形成压力差,一级气容15中的工质气体通过连接通道12向二级气容9进行补充,该补充流量与经拉瓦尔喷管主体1喷出的流量为串联关系,数值相等。通过一级气容压力传感器13与二级气容压力传感器10可分别测得一级气容13最前端亦即连接通道12后端压力p1与二级气容10最前端亦即连接通道12前端压力p2,并获得压力差δp,在认为δp近似为连接通道12两侧压力差后,可通过q = c*δp计算得到理论近似流量值。由于整套冷气推进系统的气路为串联,进入一级气容15、二级气容10与工作环境中的流量完全一致,可在前端使用高精度流量校准仪进行供气,并把此流量作为标准流量对连接通道12两端压力差δp与流量的关系进行校准,得到校准后的校准流量关系式。通过一级气容压力传感器13与二级气容压力传感器10测得到压力差对应的流量值来实时的对电磁脉冲阀的占空比进行实时调节,从而实现流量的闭环控制。
51.拉瓦尔喷管主体1采用蓝宝石制成,红宝石阀头4采用红宝石制成,外壳3与软磁材料外壳17均采用不锈钢制成,阀芯外壳6与阀芯7采用软磁合金材料制成。拉瓦尔喷管主体1采用激光加工出内部中空的拉瓦尔喷管结构,确保小孔及前后线性与非线性结构的加工精度。红宝石阀头4采用干法刻蚀辅助激光加工的技术。外壳3、软磁材料外壳17与阀芯外壳6均采用精密机械加工的方法,确保推力器的安装轴线与推力轴线处于同一条直线上,提升推力精度。
52.下面对本发明的整体运行方法进行描述。
53.在驱动电磁线圈14未工作时,依靠回复弹性元件16的弹力,将阀门压紧在拉瓦尔喷管主体1与软磁材料外壳17上,形成双级密封。当推力器工作时,驱动电磁线圈14被施加一定的电信号,对阀芯7进行磁化,并对阀芯7产生轴向吸力。当该吸力大于回复弹性元件16的弹力时,阀门向上抬升,双级密封解除,工质气体从二级气容9经拉瓦尔喷管主体1先被节流,后膨胀喷出,形成推力,同时,一级气容15中的工质气体经连接通道12向二级气容9中补充工质气体。在本推力器中驱动信号为脉冲信号,故推力器为脉冲喷气工作模式,阀门通过连续的开关动作来控制气体工质的喷出。调节驱动电磁线圈14工作脉冲信号的占空比即可控制气体工质流量,从而实现流量的连续可调与推力的连续可调。在推力器工作过程中,温控模组8根据二级气容温度传感器10的反馈温度实时调节二级气容9中的工质气体的温度,形成工质气体温度的闭环控制,确保喷出工质气体的温度的稳定性,确保推力的稳定性。二级气容压力传感器11与一级气容压力传感器实时测得推力器工作时连接通道12两端的压力差并转换为实时流量,并将此实时流量值反馈给前端控制系统,系统将根据此反馈调节脉冲驱动信号的占空比,从而调节流量,实现流量的闭环控制。
54.下面对本发明的流量标定控制流程和冷气推力器作进一步的描述。
55.一:流量标定:1.给定电磁线圈14工作参数并打开温控模组8,解除t型阀门的密封;2.对本推力器通过进气口进行供气,并在工质气体进入推力之前的管路上安装一台标准质量流量计,将此标准质量流量计的示数作为标准流量值;3.在此工作状态下记录二级气容压力传感器10、一级气容压力传感器13的压强示数并得到压强差δp;在此工作状态下记录二级气容温度传感器11温度示数;4.若二级气容温度传感器11温度示数低于工作要求温度,则加热电磁线圈工作,在整个标定工作期间将气体工质温度维持在工作要求温度。若二级气容温度传感器11温度示数大于工作要求温度,温控模组7停止工作,使用二级气容温度传感器11采集到的气体工质温度数据对流量与推力的关系进行修正,得到修正后的推力值。
56.5.重复上述运行过程,获取多组电磁线圈14工作参数对应的标准流量、压强差δp与工质气体温度;6.将电磁线圈14工作参数与标准流量之数据进行拟合,得到工作参数与标准流量值的关系式(1):q = k1*d,其中q为标准流量值、d为电磁线圈工作参数、k1为标定系数1,再将压强差δp与标准流量值数据进行拟合,得到压强差δp与标准流量值的关系式(2) :q = k2*δp,其中q为标准流量值、δp为测量压强差、k2为标定系数2。通过关系式(1)与(2),建立压强差δp、标准流量值和电磁线圈14的工作参数之间的关系,得到流量标定公式:d = k2*δp/k1,作为流量闭环控制的传递函数;7.标定完成,关闭电源,t型阀回复弹性元件回弹力实现密封;本发明的冷气推力器运行方法包括如下运行步骤:s1,推力器连接至稳定气源,接收流量设定值qset与温度设定值tset;s2, 根据qset与tset设置电磁线圈工作参数与温控模组,推力器工作,阀门被磁化,在电磁力的作用下克服弹性力与压差力向上抬升,密封解除,电磁线圈的工作参数通过电磁线圈工作参数与标准流量值的关系式(1) :q = k1*d(其中q为标准流量值、d为电磁线圈工作参数、k1为标定系数1)获得;s3,工质气体首先进入一级气容,进行缓冲,并由一级气容压力传感器获得进气口入口压强;s4,工质气体由进气口进入二级气容,进行缓冲,并由二级气容压力传感器获得进气口出口压强,计算得到压强差δp;由二级气容温度传感器获得工质气体温度treal;s5,当工质气体真实温度treal小于tset时,温控模组加热线圈工作,将工质气体加热至tset,并根据二级气容温度传感器的温度示数treal实时进行开关,维持工质气体的稳定的工作温度,实现温度的闭环控制。当工质气体真实温度treal大于tset时,温控模组关闭,仅记录二级气容温度传感器的温度示数treal,通过工质气体真实温度treal对流量与推力的关系进行修正;s6,通过测量压强差δp与标准流量值的关系式(2) :q = k2*δp,其中q为标准流量值、δp为测量压强差、k2为标定系数2,得到实际流量值qreal,若qreal与qset不一致,则电磁线圈调节其工作参数使qreal趋于qset,维持工质气体流量的稳定性与准确性,实现流量的闭环控制;s7,工质气体通过流量与温度控制后进入宝石喷管,经加速后喷出,获得所需的推
力。上述具体实施方式用来解释说明本发明,仅为本发明的优选实施例,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明做出的任何修改、等同替换、改进等,都落入本发明的保护范围。
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