电动泵压式液体火箭发动机系统建模与仿真
电动泵压式液体火箭发动机系统建模与仿真
刘 洋１,２,付本帅１,杨建刚１,何国强１,２,何渊博１,刘佩进１
(１.西北工业大学燃烧二热结构与内流场重点实验室,西安７１００７２；２.陕西空天动力研究院,西安７１０００３)摘要:为了精确描述电动泵压式液体火箭发动机的工作特性,如变工况特性和电机调速特性对系统的影响等,建立了与之适应的动力学模型和仿真模型三采用集中参数法,将电动泵压式液体火箭发动机划分为储箱二泵二管路二推力室和电机等主要部件,并建立了相应的动力学模型,然后利用ＡＭＥＳｉｍ软件的二次开发模块,建立了相应的仿真模型,在此基础上开展发动机系统的仿真研究三结果表明:泵转速调节比节流调节更加节能,有利于降低系统质量,但当调节深度较大时容易造成喷注器压降过低；虽然节流调节不存在喷注器压降过低的问题,但能耗较大三因此,电动泵压式液体火箭发动机再进行深度变推力调节时必须两种调节方式结合使用,即先进行转速调节,当喷注压降不足时,再进行节流调节三推力调节过程中,电机的时间常数对燃烧室压强二推力二混合比和离心泵的角加速扬程均有影响,时间常数越小,上述参数到达稳定状态的时间越短,同时,混合比和附加的角加速扬程变化也会更大,对发动机正常工作造成一定的影响,需要在设计时加以注意三
关键词:电动泵压式液体火箭发动机；系统仿真；ＡＭＥＳｉｍ
中图分类号:Ｖ１１ 文献标识码:Ａ 文章编号:１６７４-５８２５(２０１９)０１-０１０７-０９
收稿日期:２０１８-０８-０１；修回日期:２０１９-０１-０８
基金项目:中央高学基本科研业务费(３１０２０１６ＺＢ０４６)
第一作者:刘洋,男,博士,副教授,研究方向为航空宇航推进理论与工程三Ｅ-ｍａｉｌ:ｌｉｕｙａｎｇ８０２＠ｎｗｐｕ.ｅｄｕ.ｃｎＳｙｓｔｅｍＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｕｍｐＦｅｅｄＬｉｑｕｉｄＰｒｏｐｅｌｌａｎｔＲｏｃｋｅｔＥｎｇｉｎｅ
ＬＩＵＹａｎｇ１,２,ＦＵＢｅｎｓｈｕａｉ１,ＹＡＮＧＪｉａｎｇａｎｇ１,ＨＥＧｕｏｑｉａｎｇ１,２,ＨＥＹｕａｎｂｏ１,ＬＩＵＰｅｉｊｉｎ１
(１.ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎ,ＩｎｔｅｒｎａｌＦｌｏｗａｎｄＴｈｅｒｍｏ-ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＬａｂｏｒａｔｏｒｙ,ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｘｉ?ａｎ７１００７２,Ｃｈｉｎａ；２.ＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅＡｅｒｏｓｐａｃｅａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ,Ｘｉ?ａｎ７１０００３,Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｐｕｍｐｅｄｌｉｑｕｉｄｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅ,ｓｕｃｈａｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｏｆｆ-ｄｅｓｉｇｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｍｏｔｏｒｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍ,ａｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌａｎｄａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.Ｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｐａ-ｒａｍｅｔｅｒｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｄｉｖｉｄｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｐｕｍｐｅｄｌｉｑｕｉｄｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅｉｎｔｏｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｓｕｃｈａｓｓｔｏｒａｇｅｔａｎｋ,ｐｕｍｐ,ｐｉｐｅｌｉｎｅ,ｔｈｒｕｓｔｃｈａｍｂｅｒａｎｄｍｏｔｏｒ,ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ.ＴｈｅｎｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｍｏｄｕｌｅｏｆＡＭＥＳｉｍｓｏｆｔｗａｒｅ,ａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ.Ｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｗｅｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ:Ｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｐｕｍｐｓｐｅｅｄｗａｓｍｏｒｅｅｎｅｒｇｙ-ｓａｖｉｎｇｔｈａｎｔｈｒｏｕｇｈｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇ,ｗｈｉｃｈｗｏｕｌｄｈｅｌｐｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｗｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ.Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｏｆｔｈｅｉｎｊｅｃｔｏｒｗａｓｅａｓｉｌｙｔｏｂｅｔｏｏｌｏｗｗｈｅｎｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｔｈｒｕｓｔａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｗａｓｌａｒｇｅ.Ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｄｉｄｎｏｔｈａｖｅｔｈｅｌｏｗｉｎｊｅｃｔｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｐｒｏｂｌｅｍ,ｂｕｔｉｔｕｓｅｄｍｏｒｅｅｎｅｒｇｙ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ,ｄｅｅｐｔｈｒｕｓｔａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｍｕｓｔｃｏｍｂｉｎｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ.Ｔｏｂｅｓｐｅｃｉｆｉｃ,ｔｈｅｓｐｅｅｄａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｗａｓｔｈｅｆｉｒｓｔｃｈｏｉｃｅ,ｗｈｅｎｔｈｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｗａｓｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ,ｔｈｅｎｔｈｅｔｈｒｏｔｔｌｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｆｏｌ-第２５卷 第１期２０１９年 ２月 载 人 航 天ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔ Ｖｏｌ.２５ Ｎｏ.１Ｆｅｂ.２０１９
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