電爆閥啟動過程的響應特性與活塞撞擊變形分析

尤裕榮，杜大華，袁洪濱，王春民

（西安航天動力研究所，陜西 西安710100）

0 引言

電爆閥包括常開式與常閉式兩種結(jié)構(gòu)類型，是一種采用火藥爆炸釋放出的高溫、高壓氣體和沖擊波來驅(qū)動啟閉件運動，實現(xiàn)打開或關(guān)閉功能的閥門。由于電爆閥采用火工裝置進行操縱，而火工裝置具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單和可靠性高等特點，并且功耗小，作用時間短，同步性高。因此，在航天飛行器上廣泛采用電爆閥對各種流體系統(tǒng)進行控制，對航天器的飛行起著關(guān)鍵作用。由于電爆閥電爆啟動動作非常快，響應時間極短，再加上測量手段的限制，因此對電爆閥動態(tài)特性試驗研究開展的相對較少，運動過程尚不十分清楚，而采用仿真技術(shù)可深入研究電爆閥的啟動工作過程，并且可以用于分析和確定出現(xiàn)故障的原因以及改進措施有效性的一種評估手段。同時，通過仿真分析可以更好地了解電爆閥的動態(tài)響應特性與啟閉件的撞擊變形情況，為提高電爆閥及系統(tǒng)的可靠性提供分析依據(jù)。

1 電爆閥工作原理

所使用的電爆閥工作原理如圖1所示。該電爆閥為常閉式高壓電爆閥，電爆管未通電前，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。當流體通道需要打開時，給電爆管通電，電爆管起爆后產(chǎn)生的高溫、高壓燃氣及沖擊波推動活塞迅速向右移動并切斷閥芯，流道打開。活塞錐面接觸到殼體內(nèi)腔錐面后，在慣性和燃氣壓力的作用下撞擊、楔入殼體內(nèi)腔錐面，使活塞與殼體發(fā)生變形，活塞可靠鎖緊并形成密封，防止流體介質(zhì)外漏。……