Bang-Bang閥調節的開關型貯供系統壓力控制特性

顧大陸,曾維亮,雷小飛,靳泓睿

(西安航天動力研究所,陜西 西安 710100)

0 引言

氙氣貯供系統作為電推進系統的關鍵子系統,承擔著氙氣工質的貯存、壓力控制和流量調節功能,確保能夠為電推進系統提供狀態穩定、流量可控的推進劑[1]。隨著航天技術的不斷進步與發展,電推進系統對貯供系統中相關閥門的動作壽命、壓力調節精度和工作可靠性等方面提出了越來越高的要求[2-3]。某射頻離子電推進貯供系統要求實現高壓氙氣從550 kPa到60 kPa的減壓和穩壓調節,且累計工作時長不少于4 000 h,這就需要精度高、壽命長、工作性能穩定的減壓模塊。目前傳統的機械型貯供系統采用機械減壓閥作為減壓元件,由于其只能通過調節彈簧預壓縮量來設定壓力,故存在可調節性差、響應速度慢、控制精度低等問題[4-6]。而較為成熟的比例型貯供系統盡管采用了控制精度較高的比例閥作為減壓元件,但由于比例閥存在蠕變、發熱等非線性問題而難以滿足貯供系統長時間穩定工作的要求[7-9]。相比之下,開關型貯供系統采用Bang-Bang閥、緩沖罐、控制器構成的閉環控制回路共同作為減壓元件,通過控制器特定的分布開關控制方式使Bang-Bang閥釋放微量工質流入緩沖罐,實現工質的高精度減壓和穩壓功能[1]。同時,Bang-Bang閥閥芯采用了撓性簧片和懸浮銜鐵的設計,避免了閥芯在運動過程中與閥體產生滑動磨損,延長了電磁閥的動作壽命,滿足了貯供系統中電磁閥長期在軌、長壽命和高密封可靠性的要求。……