基于AMESim的直動式電磁閥動態仿真研究

袁洪濱，張民慶，孫彥堂

（1.西安航天動力研究所,西安 710100；2.上海空間推進研究所，上海200233）

0 引言

液體火箭發動機的流體控制系統中大量使用電磁閥作為開關執行元件，控制流體的開啟和斷流，實現發動機多次重復啟動和脈沖工作，對發動機的開、關動態特性及脈沖特性有著重要的影響。直動式電磁閥以其結構簡單、成本低、響應快、可靠性高等特點在航天、航空、石化等領域得到廣泛應用。

國外通過采用新材料、新技術和優化結構設計等手段，不斷改進和提高直動式電磁閥的響應性能，美國小型反推力控制系統上使用的SSPCT-VT推進劑直動螺管式電磁閥打開時間和關閉時間分別為12 ms和7 ms。美國R-6C推力裝置上電磁閥打開和關閉時間均不大于5 ms。Moog公司電磁閥工作壓力3MPa，推力為445 N，響應時間不大于20 ms。日本為宇宙飛船推進系統研制的20 N推力室閥，打開時間和關閉時間分別為10 ms和2 ms。

隨著科學技術、仿真理論及計算機技術的發展，仿真技術不斷提高，并促進了科學研究水平的提高、縮短了研究周期、降低了科學研究成本及風險、促進了各個不同領域的融合。AMESim(Advanced Modeling Environment for Performing Simulations of Engineering System)作為一種優秀的仿真軟件，為流體、機械、控制、電磁等工程系統提供了一個較為完善的綜合仿真環境。它是基于直觀的圖形化仿真環境，用于工程系統的建模、仿真和動態分析等。本文以某發動機上的直動式電磁閥為研究對象,建立了該電磁閥開啟與關閉過程的非線性數學模型,利用AMESim工具仿真了動態響應特性,并分析了線圈勵磁電壓、線圈匝數、介質壓力、反力等因素對響應特性的影響。……