涡轮泵转速反馈控制系统、控制方法及变推力火箭发动机与流程

文档序号:32454547发布日期:2022-12-07 02:34阅读:来源:国知局

技术特征:
1.涡轮泵转速反馈控制系统,其特征在于,所述控制系统包括:燃料主路、燃料副路、氧化剂主路以及氧化剂副路,所述燃料副路和所述氧化剂副路的出口端均与一体化发生调节器(1)连接,所述燃料主路和所述氧化剂主路的出口端均与推力室(2)连接;所述控制系统还包括依次连接的涡轮泵(3)、转速测量单元(4)以及发动机控制器(5),所述涡轮泵(3)还与所述一体化发生调节器(1)连接,所述发动机控制器(5)亦与所述一体化发生调节器(1)连接,使得所述一体化发生调节器(1)、涡轮泵(3)、转速测量单元(4)以及发动机控制器(5)构成闭环。2.根据权利要求1所述的涡轮泵转速反馈控制系统,其特征在于,所述转速测量单元(4)包括转速传感器和旋转变压器,所述转速传感器设置有三个,且每个所述转速传感器对应一个所述旋转变压器;所述三个转速传感器和三个旋转变压器能够实时测量所述涡轮泵(3)的转速,并将其输送至发动机控制器(5)中。3.根据权利要求2所述的涡轮泵转速反馈控制系统,其特征在于,所述一体化发生调节器(1)包括发生室(11)和调节器(12),所述发生室(11)和调节器(12)连接;且所述调节器(12)能够根据所述发动机控制器(5)中的转速调节所述发生室(11)内的燃料和氧化剂流量,进而改变所述涡轮泵(3)的功率。4.根据权利要求3所述的涡轮泵转速反馈控制系统,其特征在于,所述调节器(12)通过pwm阀(13)与伺服液入口(14)连接,所述调节器(12)还通过伺服腔背压孔板(17)与伺服液出口(15)连接;所述调节器(12)内部具有伺服腔和阀芯,所述阀芯的一端抵接在所述调节器(12)内的侧壁上,所述阀芯的另一端活动连接有针栓;伺服液进入所述伺服腔,在伺服腔内推动所述阀芯运动所述阀芯带动所述针栓运动,进而实现氧化剂和燃料的同步调节。5.根据权利要求1-4任一项所述的涡轮泵转速反馈控制系统,其特征在于,所述燃料主路上依次设置有燃料入口(61)、燃料泵(62)、燃料主路孔板(63)以及燃料主阀(64),所述燃料主阀(64)用于控制所述燃料主路的通断;所述燃料副路与所述燃料主路公用所述燃料入口(61)和所述燃料泵(62),所述燃料副路还包括燃料副路孔板(65)以及燃料副阀(66),所述燃料入口(61)、燃料泵(62)、燃料副路孔板(65)以及燃料副阀(66)依次连接,所述燃料副阀(66)用于控制所述燃料副路的通断。6.根据权利要求5所述的涡轮泵转速反馈控制系统,其特征在于,所述氧化剂主路上依次设置有氧化剂入口(71)、氧化剂泵(72)、氧化剂主路孔板(73)以及氧化剂主阀(74),所述氧化剂主阀(74)用于控制所述氧化剂主路的通断;所述氧化剂副路与所述氧化剂主路公用所述氧化剂入口(71)和所述氧化剂泵(72),所述氧化剂副路还包括氧化剂副路孔板(75)以及氧化剂副阀(76),所述氧化剂入口(71)、氧化剂泵(72)、氧化剂副路孔板(75)以及氧化剂副阀(76)依次连接,所述氧化剂副阀(76)用于控制所述燃料副路的通断。7.根据权利要求6所述的涡轮泵转速反馈控制系统,其特征在于,所述燃料主阀(64)、所述燃料副阀(66)、所述氧化剂主阀(74)以及所述氧化剂副阀(76)均与所述发动机控制器(5)连接;且所述发动机控制器(5)能够控制所述燃料主阀(64)、所述燃料副阀(66)、所述氧化剂主阀(74)以及所述氧化剂副阀(76)的开度。8.根据权利要求1-4任一项所述的涡轮泵转速反馈控制系统,其特征在于,所述控制系统还包括飞行控制器(8),所述飞行控制器(8)与所述发动机控制器(5)连接。
9.一种涡轮泵转速反馈控制方法,其特征在于,所述控制方法包括:通过转速测量单元(4)实时采集涡轮泵(3)的转速;发动机控制器(5)根据所述转速调节一体化发生调节器(1)内的占空比;通过所述占空比调节所述涡轮泵(3)的转速。10.根据权利要求9所述的涡轮泵转速反馈控制方法,其特征在于,所述通过转速测量单元(4)实时采集涡轮泵(3)的转速,具体通过以下公式进行计算:当连续4-6次成立,或连续4-6次成立时,当连续4-6次成立,或连续4-6次成立时,当连续4-6次成立,或连续4-6次成立时,否则:其中,所述转速测量单元(4)包括三个转速传感器,n1、n2以及n3别为三个所述转速传感器的所检测的转速;bon
upper
和bon
low
为所述转速传感器发生故障时,其对应的转速比值的上边界和下边界。11.一种变推力火箭发动机,其特征在于,所述变推力火箭发动机包括权利要求1-8任一项所述的涡轮泵转速反馈控制系统。

技术总结
本发明属于变推力发动机技术领域,涉及涡轮泵转速反馈控制系统、控制方法及变推力火箭发动机。控制系统包括燃料主路、燃料副路、氧化剂主路和氧化剂副路,燃料副路和氧化剂副路的出口端均与一体化发生调节器连接,燃料主路和氧化剂主路的出口端均与推力室连接;控制系统还包括依次连接的涡轮泵、转速测量单元以及发动机控制器,涡轮泵和发动机控制器还均与一体化发生调节器连接;本发明对氧化剂副路和燃料副路同时调节,确保了燃料泵以及氧化剂泵的优化匹配,确保燃料泵与氧化剂泵同时达到不同的变工况;同时通过闭环控制转速的方式,使得火箭发动机像航空发动机或冲压发动机那样,可以适应飞行任务需求进行实时调节,实现高精度和快响应的目的。快响应的目的。快响应的目的。


技术研发人员:姚照辉
受保护的技术使用者:空天推进(苏州)航空航天科技有限公司
技术研发日:2022.09.26
技术公布日:2022/12/6
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