稱量法脈沖流量測量系統*

謝 龍

(上海空間推進研究所，上海 201112)

0 引言

在液體火箭發動機試驗中，普遍采用體積管對小脈沖流量進行測量，測量結果需利用推進劑的密度進行換算，因此其精度受環境溫度的影響較大，同時體積管容積有限且工作壓力需在2.5MPa以下，適用范圍較窄[1]。為克服上述問題，本文設計了稱量法脈沖流量測量系統。

1 系統原理與結構

整個系統的工作原理與體積管類似，既可滿足發動機脈沖試車的脈沖流量測量要求，又可以滿足發動機穩態試車的平均質量流量測量要求，其系統結構如圖1所示。系統加注時增壓和出液關閉、放氣和進液打開，推進劑流入稱重容器；系統工作時放氣和進液關閉、增壓和出液打開，推進劑流出稱重容器。

圖1 系統結構示意圖

為提高測量精度，減少風力、振動等外界因素對計量結果的影響，系統采取了封閉式結構，進行了減震設計；同時根據受力平衡原理對系統中的管路結構進行優化，減小了管路應力變化對電子天平計量結果的影響。

液體火箭發動機試車過程中系統通過電子天平對容器重量進行計量，試車結束后通過換算稱重容器重量的變化量可得出推進劑總耗量，從而得出脈沖試車時的脈沖流量或穩態試車時的平均質量流量，計算公式如下：

qmv=Qm/n

(1)

(2)

2 系統設計

2.1 電子天平的選擇

電子天平是整個系統的唯一的計量器具，它的精度直接關系到系統精度。系統中的電子天平采用了電磁補償原理[2]，即天平在受到外力作用時，天平可產生相應電磁力來平衡外力，保證了天平臺面不發生位移，從而在每次加載相同力的情況下，天平輸出一致性好，重復性、線性、角差等參數更加優秀。……