基于LabVIEW和组合式气路的燃速测试压强控制系统

发布时间：2024-12-25 23:19

　　 在固体推进剂的靶线法燃速测试中,燃烧室的压强波动直接影响数据的可信度,常用的抑制波动的方法是并联燃烧室或者缓冲机构。然而,这一方法在低压范围及气态产物量大的高燃速推进剂燃烧试验环境下,有失效的可能。为将燃速测试的压强波动稳定在国军标规定的1%范围内,分析了推进剂燃烧过程中压强波动的机理,设计了一套基于LabVIEW虚拟仪器和组合式气路的压强控制系统,配合现有缓冲式燃速仪,进行了1 MPa和2 MPa低压试验验证,当燃烧导致的压力上升超过国军标规定的1%时,PID控制算法开启泄压阀门,使压强回归到正常范围,整个燃烧过程的压强超标时间从原78%降至15%以内。结果表明,设计的压强控制系统,相比单纯依赖缓冲瓶,能更有效地将燃烧压强波动控制在国军标要求范围内,从而使数据更可信。

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【部分图文】：

图1 典型靶线法燃速测试气路布局

国内使用较多的靶线法燃速仪，气路布局如图1所示[1-2]，连接缓冲瓶的燃烧室附近设安全阀和压力变送器，通过控制高压氮气的输入、进气阀及排气阀，燃烧室及连通的缓冲瓶到达试验初始压强。关闭进气阀及排气阀，燃烧室与缓冲气瓶形成容积有限的燃烧空间[5-6]。图2(a)为燃烧室从加压-保温....

图2 1 MPa低压测试时燃烧室内压强-时间变化曲线

式中p为燃烧室内初始压强;V为燃烧室及缓冲机构自由容积，当燃烧系统一定时，V为常量;n为燃烧器内的气体总摩尔数;R为通用气体常数;T为燃烧室及缓冲机构温度。图32MPa低压测试时燃烧室内压强-时间变化曲线

图3 2 MPa低压测试时燃烧室内压强-时间变化曲线

图21MPa低压测试时燃烧室内压强-时间变化曲线由于缓冲瓶容积一般远大于燃烧室，而充压介质氮气是热的不良导体，在短时间内，燃烧室空间的高温燃烧并不会对缓冲瓶整体温度有明显抬升，局部微观上，更多的是通过热量导致的气体膨胀，由压强表征出来[6]。

图4 组合式气路布局

进/排气阀门组中，电控阀采用电磁阀驱动气动阀方式，流量调节阀采用手动截止阀。这两种阀门在靶线法燃速仪中已使用多年，相对于高精度的电子压力控制器，这种方式性能可靠，成本较低，结构简单，便于维护，尤其适用于测试任务繁重的工厂。目前，价位适中的高压耐腐蚀气动阀开启/关闭速度约100m....

本文编号：4020158