【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及富氧補燃循環發動機，具體涉及一種富氧補燃循環發動機及其性能偏差補償方法。
技術介紹
1、液體火箭發動機采用富氧補燃循環方式能夠顯著提高比沖性能，但是富氧補燃循環發動機的系統復雜，組件繁多，各組件之間互相影響，在進行工況參數計算時，需盡量平衡各組件參數的偏差，從而使富氧補燃循環發動機的性能參數滿足用戶要求。
2、在進行富氧補燃循環發動機的性能偏差補償時通常存在以下問題：
3、1)發動機的性能要求高
4、液體火箭發動機應用在運載火箭或航天運載器上時，發動機的推力、混合比等性能參數對火箭運載能力或運載器的控制精度影響顯著，為此需要嚴格控制發動機的性能參數；而現有的發動機性能偏差補償方法難以在滿足性能要求的同時，保證發動機的合格率；
5、2)發動機組件多且自身性能存在偏差
6、各組件產品自身因加工、裝配等過程導致性能偏差，同時，其性能試驗本身也存在偏差，而現有的發動機性能偏差補償方法沒有區分各組件對發動機性能的影響程度，難以實現精準有效地控制發動機性能參數的目的。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是解決現有的發動機性能偏差補償方法難以在滿足性能要求的同時保證發動機的合格率，以及難以精準有效地控制發動機性能參數的技術問題，而提供一種富氧補燃循環發動機及其性能偏差補償方法。
2、本專利技術的設計構思是：
3、在顯著影響發動機性能的流路上設置調節元件，調節元件的穩態參數控制精度高且可調，能夠補償各
4、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：
5、一種富氧補燃循環發動機，包括氧化劑泵、燃料一級泵、燃料二級泵、燃氣發生器、渦輪和推力室；
6、所述氧化劑泵、燃料一級泵、燃料二級泵和渦輪同軸設置；
7、所述氧化劑泵的進口為發動機氧化劑入口，出口通過管路與燃氣發生器的氧化劑入口連接；
8、所述燃料一級泵進口為發動機燃料入口，出口通過管路分別與推力室的冷卻套燃料進口、燃料二級泵的進口連接；
9、所述燃料二級泵的出口通過管路與燃氣發生器的燃料入口連接；
10、所述燃氣發生器的燃氣出口通過管路與渦輪的入口連接，渦輪的出口與推力室的燃氣入口連接；
11、其特殊之處在于：
12、還包括混合比調節器和推力調節器；
13、所述混合比調節器設置在推力室冷卻套燃料進口和燃料一級泵出口之間的管路上；
14、所述推力調節器設置在燃氣發生器燃料入口與燃料二級泵出口之間的管路上。
15、本專利技術還提供一種上述富氧補燃循環發動機的性能偏差補償方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：
16、步驟1、根據富氧補燃循環發動機的系統參數，建立靜態仿真模型；所述系統參數包括性能參數；
17、步驟2、根據靜態仿真模型，獲得推力調節器的開度、混合比調節器的開度與性能參數之間的關系；所述性能參數包括發動機推力和發動機混合比；
18、步驟3、在靜態仿真模型的基礎上，以富氧補燃循環發動機的干擾因素為自變量，以性能參數為因變量，得到敏感度方程；
19、步驟4、將性能參數和干擾因素進行無量綱化，得到無量綱量，然后將無量綱量帶入敏感度方程得到性能參數對干擾因素的無量綱靈敏度；
20、步驟5、對比性能參數對干擾因素的無量綱靈敏度的大小，將數值大的無量綱敏感度對應的干擾因素記為主要干擾因素；
21、步驟6、根據生產數據、試驗數據和使用需求，獲取主要干擾因素的極限偏差范圍，然后根據主要干擾因素的極限偏差范圍，計算性能參數的偏差范圍；
22、步驟7、根據步驟2中得到的推力調節器的開度與發動機推力的關系、混合比調節器的開度與發動機混合比之間的關系，以及步驟6得到的性能參數的偏差范圍，計算補償性能參數偏差范圍所需要的推力調節器和混合比調節器的開度范圍，然后調節混合比調節器和推力調節器的開度，從而補償性能偏差，完成富氧補燃循環發動機的性能偏差補償。
23、進一步地，步驟1中，所述性能參數包括發動機推力和發動機混合比，則所述靜態仿真模型為：
24、f＝(qmo+qmf)·i+(pe-pa)·ae
25、
26、pt＝ppo+ppf
27、pepo＝pipo+δppo
28、
29、pepf1＝pipf1+δppf1
30、
31、oepf2＝pepf1+δppf2
32、k＝qmo/qmf
33、其中，f為發動機推力，qmo為發動機氧化劑入口的氧化劑流量，qmf為發動機燃料入口的燃料流量，i為發動機比沖，pe為噴管出口壓力，pa為環境壓力，ae為噴管出口面積；qmf＝qmfc+qmpf2，qmfc為推力室的燃料流量，是混合比調節器開度αthr的函數；qmpf2為燃料二級泵的燃料流量，是推力調節器開度αtj的函數；
34、ppo為氧化劑泵的功率，δppo為氧化劑泵的揚程，ρpo為氧化劑泵的推進劑密度，ηpo為氧化劑泵的效率；n為渦輪的轉速，apo、bpo、cpo為氧化劑泵揚程曲線的擬合系數，由氧化劑泵水力試驗獲得；
35、ppf為燃料一級泵和燃料二級泵的總功率，δppf1為燃料一級泵的揚程，ρpf1為燃料一級泵的推進劑密度，ηpf1為燃料一級泵的效率，δppf2為燃料二級泵的揚程，qmof2為燃料二級泵的燃料流量，ρpf2為燃料二級泵的推進劑密度，ηpf2為燃料二級泵的效率；apf1、bpf1、cpf1為燃料一級泵揚程曲線的擬合系數，由燃料一級泵水力試驗獲得；apf2、bpf2、cpf2為燃料二級泵揚程曲線的擬合系數，由燃料二級泵水力試驗獲得；
36、qt為渦輪的功率，ηt為渦輪的效率，qmt為進入渦輪的氧化劑和燃料流量，qmt＝qmo+qmpf2，kgg為渦輪的燃氣定熵指數，rgg為渦輪的燃氣氣體常數，tgg為渦輪的入口燃氣溫度，pet為渦輪的出口壓力，pit為渦輪的入口壓力；pc為推力室的壓力，ξetg為渦輪的出口燃氣路流阻系數，tet為渦輪的出口燃氣溫度，
37、pepo為氧化劑泵的出口壓力，pipo為發動機氧化劑入口的壓力，pgg為燃氣發生器的壓力，ξggo為燃氣發生器的氧化劑路流阻系數，ρepo為氧化劑泵出口的氧化劑密度；ξith為渦輪的入口燃氣路流阻系數；
38、pepf1為燃料一級泵的出口壓力，pipf1為發動機燃料入口的壓力，ξfc為推力室的燃料供應路總流阻系數，ρepf1為燃料一級泵出口的燃料密度；pc＝(qmo+qmf)×c*/(π×d2/4)，c*為推力室燃氣的特征速度，由推力室的室壓、發動機混合比和燃燒效率決定，d為推力室的喉部直徑；ξfc＝ξthr(αth本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種富氧補燃循環發動機，包括氧化劑泵(6)、燃料一級泵(7)、燃料二級泵(8)、燃氣發生器(4)、渦輪(5)和推力室(1)；
2.一種如權利要求1所述的富氧補燃循環發動機的性能偏差補償方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種富氧補燃循環發動機的性能偏差補償方法，其特征在于，步驟1中，所述性能參數包括發動機推力和發動機混合比，則所述靜態仿真模型為：
4.根據權利要求3所述的一種富氧補燃循環發動機的性能偏差補償方法，其特征在于，步驟3中，所述敏感度方程為：
5.根據權利要求4所述的一種富氧補燃循環發動機的性能偏差補償方法，其特征在于，步驟4具體為：
6.根據權利要求5所述的一種富氧補燃循環發動機的性能偏差補償方法，其特征在于，步驟6中，所述性能參數的偏差范圍通過以下公式計算：
【技術特征摘要】
1.一種富氧補燃循環發動機，包括氧化劑泵(6)、燃料一級泵(7)、燃料二級泵(8)、燃氣發生器(4)、渦輪(5)和推力室(1)；
2.一種如權利要求1所述的富氧補燃循環發動機的性能偏差補償方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種富氧補燃循環發動機的性能偏差補償方法，其特征在于，步驟1中，所述性能參數包括發動機推力和發動機混合比，則所述靜...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王春民，王海燕，李元啟，郭維，薛涵菲，王冠男，單磊，王鵬武，
申請(專利權)人：西安航天動力研究所，
類型：發明
國別省市：
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