某減壓閥高壓沖擊超調問題仿真分析與試驗研究

朱建國，魏學峰，孫 亮

（西安航天動力研究所，陜西西安710100）

0 引言

氣體減壓閥是火箭發動機以及航天器姿控發動機上廣泛使用的一種壓力調節裝置，通過閥芯的節流將入口高壓流體壓力降低并穩定在預定壓力范圍內，其出口壓力直接影響到姿控發動機系統的工作狀態及發動機推力的調節精度，在姿控發動機上起著舉足輕重的作用。

某正向卸荷式減壓閥高壓氣體沖擊試驗過程中，出現出口壓力超調和震蕩現象，并導致減壓閥閥芯塑料密封面損壞和安全閥泄漏超標的問題。減壓閥閥芯沖擊密封面損壞，會導致減壓閥調節、穩壓性能失效，尤其是減壓閥無法實現關閉壓力，引起姿軌控發動機系統壓力失控；安全閥密封沖擊損壞，泄漏率將超標，系統無效耗氣量不可控的增大，將影響發動機有效工作時間和工作能力。

本文利用數值仿真方法分析出現壓力超調和振蕩的原因，提出具體改進措施，利用真實模擬試驗系統進行減壓閥單機產品高壓沖擊考核，并通過整機試車考核。改進后的減壓閥出口壓力建壓平穩、無超調現象、無明顯振蕩，解決了減壓閥工程研制問題。

1 減壓閥結構原理

該減壓閥主要由閥體、閥芯、閥座、膜片、彈簧和過濾器等組成，出口集成安全閥組件，安全閥采用金屬錐面密封結構，如圖1所示。

減壓器的減壓工作原理是介質節流，即高壓氣體流經閥芯和閥座形成的窄縫之后，流速增加，壓力勢能一部分轉化為動能，一部分因摩擦、渦流等損失變為熱能。……