CN112502856B - 一种液氧气氧双路可调供应*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液氧气氧双路可调供应***，包括多个流量控制装置，每个流量控制装置均包括多组流量调节电路、选择和比较电路、PID控制器、输出压力传感器和减压器，每组流量调节电路包括输入压力传感器和流量调节部件；每组流量调节电路分别与选择和比较电路以及输出压力传感器相连接，选择和比较电路与PID控制器相连接，输出压力传感器与选择和比较电路相连接，PID控制器与减压器相连接；该***可同时满足气氧煤油供应需求和液氧煤油供应需求；液氧***能够给气氧***的氧气储罐充气，实现推进剂的协调共用，使推进剂实现最大化利用；通过调节音速喷嘴或汽蚀文氏管的开关状态，实现调节推进剂的供应流量。

Description

一种液氧气氧双路可调供应***

技术领域

本发明涉及火箭发动机技术领域，尤其是涉及一种液氧气氧双路可调供应***。

背景技术

在液体火箭发动机供应***领域，目前常见的有气氧煤油供应***，该***包含气氧路和煤油路，气氧路和煤油路中的每一路均为单路***。当气氧路和煤油路使用音速喷嘴或汽蚀文氏管作为控制流量的元件时，在运行期间不具备流量调节的功能。

目前常用的为单独使用的液氧煤油供给***或气氧煤油供应***，在既需要气氧煤油供应又需要液氧煤油供应的条件下，分别使用单独的液氧煤油供给***或气氧煤油供应***将会造成***冗余，增加了***质量，并不适用于飞行器这类需要减轻***质量的场合中。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液氧气氧双路可调供应***，该***可以同时满足气氧煤油供应需求和液氧煤油供应需求；液氧***能够给气氧***的氧气储罐充气，能够实现推进剂的协调共用，从而使推进剂实现最大化利用；通过调节音速喷嘴或汽蚀文氏管的开关状态，实现调节推进剂的供应流量。

第一方面，本发明实施例提供了一种液氧气氧双路可调供应***，所述***包括流量控制***和气氧液氧供给***；

所述流量控制***包括多个流量控制装置，每个所述流量控制装置均包括多组流量调节电路1、选择和比较电路2、PID控制器3、输出压力传感器5和减压器4，其中，每组所述流量调节电路1包括输入压力传感器11、流量调节部件12和气动阀13；

每组所述流量调节电路1分别与所述选择和比较电路2以及所述输出压力传感器5相连接，所述选择和比较电路2与所述PID控制器3相连接，所述输出压力传感器5与所述选择和比较电路2相连接，所述PID控制器3与所述减压器4相连接；

所述输入压力传感器11，用于检测所述流量调节部件12前的第一当前测量压力值；

所述输出压力传感器5，用于检测所述流量调节部件12后的第二当前测量压力值；

所述选择和比较电路2，用于根据所述第一当前测量压力值和第一输入目标值，得到第一差值，将所述第一差值与第一预设阈值进行比较，得到第一比较结果；以及根据所述第二当前测量压力值和第二输入目标值，得到第二差值，将所述第二差值与第二预设阈值进行比较，得到第二比较结果；

所述PID控制器3，用于根据所述第一比较结果控制所述减压器4的压力输出值，以及根据所述第二比较结果确定燃烧室的工作状态；

所述气氧液氧供给***包括高压液氧贮箱309、第一手阀310、第二手阀312、第一汽化器311和高压氧气贮箱328，所述高压液氧贮箱309的出口依次连接所述第一手阀310、所述第一汽化器311和所述第二手阀312，所述第二手阀312和所述高压氧气贮箱328相连接。

本发明实施例提供了一种液氧气氧双路可调供应***，该***包括流量控制***和气氧液氧供给***；流量控制***包括多个流量控制装置，每个流量控制装置均包括多组流量调节电路、选择和比较电路、PID控制器、输出压力传感器和减压器，其中，每组流量调节电路包括输入压力传感器和流量调节部件；每组流量调节电路分别与选择和比较电路以及输出压力传感器相连接，选择和比较电路与PID控制器相连接，输出压力传感器与选择和比较电路相连接，PID控制器与减压器相连接；输入压力传感器用于检测流量调节部件前的第一当前测量压力值；输出压力传感器用于检测流量调节部件后的第二当前测量压力值；选择和比较电路用于根据第一当前测量压力值和第一输入目标值，得到第一差值，将第一差值与第一预设阈值进行比较，得到第一比较结果；以及根据第二当前测量压力值和第二输入目标值，得到第二差值，将第二差值与第二预设阈值进行比较，得到第二比较结果；PID控制器用于根据第一比较结果控制减压器的压力输出值，以及根据第二比较结果确定燃烧室的工作状态，该***可以同时满足气氧煤油供应需求和液氧煤油供应需求；液氧***能够给气氧***的氧气储罐充气，能够实现推进剂的协调共用，从而使推进剂实现最大化利用；通过调节音速喷嘴或汽蚀文氏管的开关状态，实现调节推进剂的供应流量。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的流量控制***示意图；

图2为本发明实施例一提供的流量控制***结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的流量控制原理示意图；

图4为本发明实施例二提供的液氧气氧双路可调供应***示意图；

图5为本发明实施例二提供的液氧气氧双路可调供应***结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例一提供的流量控制***示意图。

参照图1，该***包括多个流量控制装置，每个流量控制装置均包括多组流量调节电路1、选择和比较电路2、PID控制器3、输出压力传感器5和减压器4，其中，每组所述流量调节电路1包括输入压力传感器11、流量调节部件12和气动阀13；

每组流量调节电路1分别与选择和比较电路2以及输出压力传感器5相连接，选择和比较电路2与PID控制器3相连接，输出压力传感器5与选择和比较电路2相连接，PID控制器3与减压器4相连接；

输入压力传感器11，用于检测流量调节部件12前的第一当前测量压力值；

输出压力传感器5，用于检测流量调节部件12后的第二当前测量压力值；

选择和比较电路2，用于根据第一当前测量压力值和第一输入目标值，得到第一差值，将第一差值与第一预设阈值进行比较，得到第一比较结果；以及根据第二当前测量压力值和第二输入目标值，得到第二差值，将第二差值与第二预设阈值进行比较，得到第二比较结果；

PID控制器3，用于根据第一比较结果控制减压器4的压力输出值，以及根据第二比较结果确定燃烧室的工作状态。

进一步的，选择和比较电路2，用于当开启任意一个流量调节电路1时，将输入压力传感器11采集的第一当前测量压力值作为输出压力值；当开启至少两个流量调节电路1时，将每个输入压力传感器11采集的第一当前测量压力值求平均，得到平均值，将平均值作为输出压力值。

进一步的，PID控制器3，用于当第一差值的绝对值小于或等于第一预设阈值时，将第一差值的绝对值作为输出电压信号；当第一差值大于第一预设阈值时，将第一差值通过PID控制算法，得到第一结果，将第一结果作为输出电压信号，并且控制减压器4的压力输出值。

进一步的，PID控制器3，用于当第二差值小于或等于第二预设阈值时，将第二差值作为输出压力，输出压力满足条件；当第二差值大于第二预设阈值时，输出压力不满足条件；

其中，输出压力满足条件为输出压力使燃烧室正常工作，输出压力不满足条件为输出压力不能使燃烧室正常工作。

进一步的，流量调节部件12包括汽蚀文氏管和音速喷嘴。

具体地，多个流量控制装置可以为3个，但不限于3个，具体为液氧流量控制装置、氧气流量控制装置和煤油流量控制装置。参照图2，选择和比较电路包括第一选择和比较电路401、第二选择和比较电路402及第三选择和比较电路403，PID控制器包括第一PID控制器404、第二PID控制器405和第三PID控制器406，由于液氧流量控制装置、氧气流量控制装置和煤油流量控制装置的控制流量的原理类似，此处以液氧为例进行说明。参照图3，流量调节部件包括汽蚀文氏管和音速喷嘴，液氧流量控制装置中为第一汽蚀文氏管321和第二汽蚀文氏管324，第一汽蚀文氏管321的上游设置第一输入压力传感器320，第二汽蚀文氏管324的上游设置第二输入压力传感器323，第一输入压力传感器320测量第一汽蚀文氏管321的压力为y₁，第二输入压力传感器323测量第二汽蚀文氏管324的压力为y₂，其下游设置了输出压力传感器326来测量第一汽蚀文氏管321和第二汽蚀文氏管324的压力为y₃。

汽蚀文氏管前压力决定了此条管路中的流量，汽蚀文氏管后压力决定了输入到下游燃烧室等部件的压力是否满足需求，因此汽蚀文氏管前后的压力均非常重要。在使用前，向汽蚀文氏管前压力输入信号源和汽蚀文氏管后压力输入信号源中分别设定第一输入目标值r和第二输入目标值w，同时对目标压力值的偏差提前进行设定，分别为ξ和δ。

当开启第一汽蚀文氏管321所在管路，则输出压力值为y₁；当开启第二汽蚀文氏管324所在管路，则输出压力值为y₂；当第一汽蚀文氏管321和第二汽蚀文氏管324所在管路均开启，则输出压力值为(y₁+y₂)/2。

第一输入目标值r与汽蚀文氏管前压力作差，得到误差为e，若e的绝对值小于或等于ξ，则输出保持不变；若e的绝对值大于ξ，则采用PID控制算法，将误差乘一个比例因子Kp的结果、累计误差和乘一个比例因子Ki的结果、相邻两次误差的差乘一个比例因子Kd的结果三者求和，值为u，此u将作为电压信号控制减压器的压力输出值，此压力输出值经过管路将导致汽蚀文氏管上下游的压力变化。

将汽蚀文氏管后的第二输入目标值将与y₃做差，得到误差er。当er的绝对值小于或等于δ时，输出压力满足条件；当er的绝对值大于δ时，输出压力不满足条件，输出压力满足条件为输出压力使燃烧室正常工作，输出压力不满足条件为输出压力不能使燃烧室正常工作，需要更换汽蚀文氏管等部件进行调整。氮气供给***需要调整第一减压器117，由第一减压器117后的气体来调节第二减压器334。

实施例二：

图4为本发明实施例二提供的液氧气氧双路可调供应***示意图。

该***包括如上所述的流量控制***，流量控制***包括多组流量调节电路1，每组流量调节电路1包括输入压力传感器11、流量调节部件12和气动阀13，气动阀13分别与流量调节部件12和输出压力传感器5相连接，通过控制流量调节电路1的导通和断开，调节推进剂的供应流量；流量控制***示意图可参照图1。

参照图4，供应***还包括气氧液氧供给***、氮气供给***和煤油供给***；气氧液氧供给***和煤油供给***为并列关系，并且气氧液氧供给***和煤油供给***分别与氮气供给***相连接。其中，气氧液氧供给***包括气氧***和液氧***。

气氧液氧供给***包括高压液氧贮箱309、第一手阀310、第二手阀312、第一汽化器311和高压氧气贮箱328，所述高压液氧贮箱309的出口依次连接第一手阀310、第一汽化器311和第二手阀312，第二手阀312和高压氧气贮箱328相连接。

进一步的，气氧液氧供给***还包括低压液氧贮箱302、第三手阀304、第四手阀306、第五手阀344、第六手阀305和第七手阀315；

当打开第三手阀304、第四手阀306和第五手阀344，关闭第六手阀305、第一手阀310和第七手阀315时，将低压液氧贮箱302的液氧转注至高压液氧贮箱309中。

进一步的，气氧液氧供给***还包括第一气动阀318和第二气动阀319；

当第一次预冷时，打开第三手阀304、第四手阀306和第七手阀315，并且打开第一气动阀318和第二气动阀319；

当第一次预冷完成后，关闭第三手阀304、第四手阀306和第七手阀315，并且关闭第一气动阀318和第二气动阀319。

进一步的，氮气供给***包括第八手阀103和高压氮气贮箱101，第八手阀103向高压氮气贮箱101充入氮气；

煤油供给***包括高压煤油贮箱204、第九手阀203和第十手阀206，当打开第九手阀203和第十手阀206时，通过第十手阀206向高压煤油贮箱204注入煤油。

参照如图5所示的液氧气氧双路可调供应***结构示意图，当液氧煤油和气氧煤油分别工作时共用煤油供给***，可以满足既需要液氧供应又需要气氧供应的氧/煤油动力***的需求。

高压液氧贮箱309利用第一汽化器311将高压液氧给高压氧气贮箱328充气，能够实现发动机***氧化剂的协调共用，从而使推进剂实现最大化利用。

氮气供给***包含高压氮气贮箱101、第一压力表102、第二压力表108、第三压力表113、第四压力表118、第五压力表123、第六压力表130、第八手阀103、第十一手阀104、第十二手阀106、第十三手阀109、第十四手阀110、第十五手阀111、第十六手阀114、第十七手阀115、第十八手阀116、第十九手阀119、第二十手阀120、第二十一手阀121、第二十二手阀124、第二十三手阀125、第二十四手阀128、第二十五手阀131、第二十六手阀132、第一过滤器105、第三减压器107、第四减压器112、第一减压器117、第五减压器122、第六减压器129、第一电磁阀126、第二电磁阀133、第一单向阀127、第二单向阀134。

高压氮气贮箱101内存储有纯净的氮气，供氮气供给***挤压和吹除使用。高压氮气贮箱101的出口与第一压力表102、第八手阀103和第十一手阀104相连，第八手阀103主要用于向高压氮气贮箱充入氮气，第十一手阀104主要用于向下游提供高压氮气；第一压力表102用于显示高压氮气贮箱的压力。

第十一手阀104下游连接第一过滤器105，过滤器主要将氮气中杂质过滤掉，并向下游供给高压纯净的氮气。第一过滤器105后分别连接第十二手阀106、第十五手阀111、第十八手阀116、第二十一手阀121和第二十四手阀128，第十二手阀106后连接第三减压器107，第三减压器107后连接第二压力表108、第十三手阀109和第十四手阀110，第十四手阀110后连接高压液氧贮箱309，第三减压器107及其前后元件向高压液氧贮箱309提供高压气体，通过第三减压器107调节高压气体的压力，通过第十二手阀106、第十三手阀109及第十四手阀110来控制向高压液氧贮箱309供气的通断。

当打开第十二手阀106时，关闭第十四手阀110、打开第十三手阀109，可以动态调节第三减压器107后的气体压力；关闭第十三手阀109、打开第十四手阀110，可以向高压液氧贮箱309提供高压气体；当关闭第十二手阀106时，打开第十三手阀109、第十四手阀110，可以减小高压液氧贮箱309的压力或排净高压液氧贮箱309以及管路内的气体。

第十五手阀111、第四减压器112、第三压力表113、第十六手阀114、第十七手阀115，此部分与高压煤油贮箱204相连接，用于向其提供高压气体；第十八手阀116、第一减压器117、第四压力表118、第十九手阀119、第二十手阀120，此部分与第二减压器334连接，用于向其提供操纵气体。

第二十一手阀121、第五减压器122、第五压力表123、第二十二手阀124、第二十三手阀125、第一电磁阀126、第一单向阀127构成液氧气氧吹除路，其中，第二十一手阀121、第五减压器122、第五压力表123、第二十二手阀124和第二十三手阀125的组合形式与上述管路相似，提供高压吹除气体。其出口依次连接第一电磁阀126与第一单向阀127，其中第一电磁阀126用于控制此路气体的通断，而且第一电磁阀126具有响应快、灵敏度高的特点，连接在液氧气氧吹除路出口处，可在氧化剂供给结束后立即进行吹除，提高***的安全性。

第一单向阀127的作用主要是防止氧化剂在供给时进入液氧气氧吹除路，在第一电磁阀126与第一单向阀127的双重保护作用下，提高了***的安全性。第二十四手阀128、第六减压器129、第六压力表130、第二十五手阀131和第二十六132、第二电磁阀133、第二单向阀134与上述液氧气氧吹除路的作用相似，在此不作赘述。

煤油供给***包含高压煤油贮箱204、第七压力表202、第一安全阀201、第九手阀203、第十手阀206、第二十七手阀207、第二十八手阀210、第一压力传感器205、第二压力传感器211、第三压力传感器214、第四压力传感器217、第二过滤器208、第三汽蚀文氏管212、第四汽蚀文氏管215、第三气动阀209、第四气动阀213、第五气动阀216。

高压煤油贮箱204用于存储煤油，可在打开第九手阀203和第十手阀206的情况下，通过第十手阀206处加入煤油，在高压煤油贮箱204上安装有第一安全阀201、第七压力表202、第九手阀203。第一安全阀201主要用于保证高压煤油贮箱204的安全，在高压煤油贮箱204的压力超过设定上限值时，第一安全阀201会自动打开从而降低高压煤油贮箱204的压力，在压力降低到设定值以下时，第一安全阀201会自动关闭。

第七压力表202主要用于实时显示高压煤油贮箱204的压力值，便于观察。第九手阀203的作用主要是在高压煤油贮箱204的压力过高时，可手动打开从而降低高压煤油贮箱204的压力。

第一压力传感器205设置在高压煤油贮箱204的出口处，以便能够在工作期间以高频方式实时采集高压煤油贮箱204的出口压力。第二十七手阀207为截止阀，用来控制高压煤油贮箱204与下游的通断，第二过滤器208用来过滤掉高压煤油贮箱204中的杂质。第三气动阀209可远程控制上下游的通断，在实际试验过程中保持第二十七手阀207常开，使用第三气动阀209控制通断；在调试阶段可使用第二十七手阀207控制通断，以提高截止流体的可靠性。

第二十八手阀210在打开状态时，可以用来在工作状态前填充煤油管路，工作结束后将管路内的液体排放掉。第二压力传感器211和第三压力传感器214用于实时监测第三汽蚀文氏管212和第四汽蚀文氏管215的文前压力，对于汽蚀文氏管在汽蚀状态下汽蚀文氏管前压力与流量参照公式(1)：

其中，q_m为通过汽蚀文氏管的流量，μ为流量系数，与汽蚀文氏管的结构相关，A_C为汽蚀文氏管喉部的几何面积，ρ为流过液体的密度，p₀为汽蚀文氏管前压力，p_S为流过液体的饱和蒸气压。

因此，汽蚀文氏管在汽蚀状态下的流量将只与汽蚀文氏管前压力相关，可通过调节第四减压器112的压力进而控制高压煤油贮箱204内的液体压力，从而控制汽蚀文氏管前压力。

在第三汽蚀文氏管212和第四汽蚀文氏管215后分别连接一个第四气动阀213和第五气动阀216，可利用气动阀控制其所在两路的通断。在此利用打开第四气动阀213和关闭第五气动阀216、打开第五气动阀216和关闭第四气动阀213、同时打开第四气动阀213和第五气动阀216，可实现三种不同流量的供给。此处，并不只涉及到两个气动阀，同时涉及到三个及更多气动阀，通过控制三个气动阀的通断可实现7种不同流量的调节，通过控制四个气动阀的通断可实现15种不同流量的调节。在第四气动阀213和第五气动阀216下游安装有第四压力传感器217，用于实时测量供给的煤油的压力。

气氧液氧供给***包含低压液氧贮箱302、高压液氧贮箱309、高压氧气贮箱328、第二安全阀301、第三安全阀308、第四安全阀327、第八压力表303、第九压力表329、第三手阀304、第六手阀305、第四手阀306、第二十九手阀307、第一手阀310、第二手阀312、第七手阀315、第三十手阀330、第三十一手阀331、第五手阀344、第五压力传感器313、第一输入压力传感器320、第二输入压力传感器323、第六压力传感器326、第七压力传感器335、第八压力传感器337、第九压力传感器340、第十压力传感器343、第一汽化器311、包覆层314、第三过滤器316、第四过滤器332、流量传感器317、第一气动阀318、第二气动阀319、第六气动阀322、第七气动阀325、第八气动阀336、第九气动阀339、第十气动阀342。

低压液氧贮箱302用于较长时间存储液氧，其压力为液氧自身汽化所产生的压力，在低压液氧贮箱302上安装有第二安全阀301，当低压液氧贮箱302的压力超过设定值时，第二安全阀301将自动打开以减小低压液氧贮箱302的压力，进而保证低压液氧贮箱302的压力在安全范围内。

在低压液氧贮箱302的出口处安装有第八压力表303，用于实时显示低压液氧贮箱302的压力，便于观察。低压液氧贮箱302的出口连接第三手阀304以及第六手阀305和第四手阀306，在关闭第四手阀306、打开第三手阀304和第六手阀305的情况下，可向低压液氧贮箱302内加注与排出液氧；在关闭第六手阀305、打开第三手阀304和第四手阀306的情况下，可以将低压液氧贮箱302内的推进剂输送至下游管路；在关闭第四手阀306、打开第三手阀304和第六手阀305的情况下，可以将第六手阀305上游的管路进行预冷。

高压液氧贮箱309用于在工作前短时间储存液氧，通过第十二手阀106气体向高压液氧贮箱309提供高压气体使液氧以较高的压力向下游流动。在高压液氧贮箱309上安装有第二十九手阀307、第三安全阀308，在低压液氧贮箱302中的液氧向高压液氧贮箱309中转注时，第二十九手阀307处于开启状态，从而保证在转注过程中液氧贮箱内气体与外界环境的压力平衡。

第三安全阀308在高压液氧贮箱309的压力超过设定值时将自动打开，从而保证高压液氧贮箱309的安全。第五压力传感器313安装于高压液氧贮箱309的出口，用于实时监测高压液氧贮箱309的出口压力。高压氧气贮箱328主要用于存储高压的氧气，在高压氧气贮箱328上安装了第四安全阀327，第四安全阀327在高压氧气贮箱328的压力超过设定值时将自动打开，从而保证高压氧气贮箱328的安全。

高压液氧贮箱309的出口还依次连接了第一手阀310、第一汽化器311和第二手阀312，这一条管路主要用于连接高压液氧贮箱309和高压氧气贮箱328。由于需要使用液氧和气氧两种推进剂，若两种推进剂分别加注分开使用，加注过程变得复杂，实际使用过程中很难保证两种推进剂同时消耗完，导致推进剂的利用率无法达到最高。采用第一汽化器311这一管路，加注过程中只需加注液氧，流程变得简单，高压氧气贮箱328变小，而且在实际使用过程中，根据实际使用需要分步向高压氧气贮箱328中充入气氧，这样就实现了液氧和气氧推进剂的协调共用，大大提高推进剂利用率。

高压液氧贮箱309经过第五压力传感器313后经过运输管路到达第七手阀315，在管路中采用隔热材料的包覆层314减小管路内推进剂和外界的换热，以保证低温推进剂液氧在管路内一直保持液体状态。

第七手阀315为截止阀，在工作时常开，在非工作时常闭，以保证在第一气动阀318失效情况下，仍能够有效截止上下游流动。第三过滤器316用于过滤液体中含有的杂质，流量传感器317用于实时测量管路中液体的流量，并实时反馈至压力控制***。

第一气动阀318为截止阀，在需要工作时可远程打开，不需要工作时可远程关闭。第二气动阀319的作用主要是对低温推进剂液氧进行预冷过程后的排放，因此，在不打开第六气动阀322和第七气动阀325的情况下，可打开第七手阀315和第一气动阀318、第二气动阀319，将第二气动阀319上游的管路进行预冷，可以对大部分低温管路率先进行有效的预冷。

与煤油路相似，在第一气动阀318后连接第一汽蚀文氏管321和第二汽蚀文氏管324，在汽蚀文氏管前分别连接有压力传感器，用于实时测量汽蚀文氏管前压力，从而确定汽蚀文氏管流量。在第一汽蚀文氏管321和第二汽蚀文氏管324下游分别连接第六气动阀322和第七气动阀325，在工作中利用打开第六气动阀322，关闭第七气动阀325、打开第七气动阀325关闭第六气动阀322、同时打开第六气动阀322和第七气动阀325，可实现三种不同流量的供给。此处，本申请不只涉及到两个气动阀，同时涉及到三个及更多气动阀，通过控制三个气动阀的通断可实现7种不同流量的调节，通过控制四个气动阀的通断可实现15种不同流量的调节。在第六气动阀322和第七325的下游安装有第六压力传感器326，用于实时测量供给的液氧的压力。

高压氧气贮箱328安装有第四安全阀327，用于保证高压氧气贮箱328的安全，其下游安装有第九压力表329，用于实时显示高压氧气贮箱328的压力。第三十手阀330可用于临时将氧气加入或泄出，第三十一手阀331用于截止氧气贮箱与下游管路的通断，第四过滤器332用于过滤掉氧气中的杂质。第二减压器334为气动式减压器，由于此处的氧气流量大，上游压力波动大，因此为获得稳定的高压氧气供给压力，此处使用气动式减压器。

在第二减压器334的下游设置有第七压力传感器335，用于实时测量减压器后压力，第八气动阀336用于控制管路的通断，第八压力传感器337和第九340分别测量第一音速喷嘴338和第二音速喷嘴341前的压力，对于音速喷嘴其音前压力与流量，参照公式(2)：

其中，q_m为流过气体的质量流量，C_d为音速喷嘴的流出系数，用于调整理想气体与实际气体的差别，A为音速喷嘴喉部的横截面积，p₀为音速喷嘴入口处气体的绝对滞止压力，R为通用气体常数，T₀为音速喷嘴入口处气体的绝对滞止温度，M为气体的摩尔质量，C_*为临界流函数。

因此在音速喷嘴入口处的绝对滞止温度一定时，音速喷嘴的流量将只与音前压力相关，可通过调节第一减压器117出口的压力大小进而控制气动式的第二减压器334的出口压力，从而控制音速喷嘴前压力。

在第一音速喷嘴338和第二音速喷嘴341后分别连接一个第九气动阀339和第十气动阀342，可利用气动阀控制其所在两路的通断。此处可通过打开其中一个气动阀或同时打开两个气动阀，得到三种不同的流量组合。在第九气动阀339和第十气动阀342的下游安装有第十压力传感器343，用于实时测量供给的高压氧气的压力。

本申请的液氧气氧双路可调供应***同时具有气氧煤油供应能力与液氧煤油供应能力，能够满足既需要液氧供应又需要气氧供应的氧/煤油动力***的需求，同时液氧***能够给气氧***的氧气储罐充气，能够实现推进剂的协调共用，从而使推进剂实现最大化利用；在气氧、液氧、煤油三条供应***管路上，分别采用双路(不仅限于2路，还包括多路)调节的音速喷嘴或汽蚀文氏管，在使用过程中可以打开某一路、另一路或双路同时打开，从而实现了在一定范围内调节推进剂的供应流量。在汽蚀文氏管和音速喷嘴前分别测量其上游压力，通过选择电路和比较电路以及PID控制器，实现了汽蚀文氏管和音速喷嘴前压力的闭环控制，因此能够实现汽蚀文氏管和音速喷嘴前压力的精确与稳定控制。同时监测汽蚀文氏管后压力，可实现汽蚀文氏管和音速喷嘴后压力的实时显示，以提示是否满足下游的压力需求。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的液氧气氧双路可调供应方法的步骤。

本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，计算机可读介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的液氧气氧双路可调供应方法的步骤。

本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种液氧气氧双路可调供应***，其特征在于，所述***包括流量控制***和气氧液氧供给***；

所述流量控制***包括多个流量控制装置，每个所述流量控制装置均包括多组流量调节电路(1)、选择和比较电路(2)、PID控制器(3)、输出压力传感器(5)和减压器(4)，其中，每组所述流量调节电路(1)包括输入压力传感器(11)、流量调节部件(12)和气动阀(13)；

每组所述流量调节电路(1)分别与所述选择和比较电路(2)以及所述输出压力传感器(5)相连接，所述选择和比较电路(2)与所述PID控制器(3)相连接，所述输出压力传感器(5)与所述选择和比较电路(2)相连接，所述PID控制器(3)与所述减压器(4)相连接；

所述输入压力传感器(11)，用于检测所述流量调节部件(12)前的第一当前测量压力值；

所述输出压力传感器(5)，用于检测所述流量调节部件(12)后的第二当前测量压力值；

所述选择和比较电路(2)，用于根据所述第一当前测量压力值和第一输入目标值，得到第一差值，将所述第一差值与第一预设阈值进行比较，得到第一比较结果；以及根据所述第二当前测量压力值和第二输入目标值，得到第二差值，将所述第二差值与第二预设阈值进行比较，得到第二比较结果；

所述PID控制器(3)，用于根据所述第一比较结果控制所述减压器(4)的压力输出值，以及根据所述第二比较结果确定燃烧室的工作状态；

所述气氧液氧供给***包括高压液氧贮箱(309)、第一手阀(310)、第二手阀(312)、第一汽化器(311)和高压氧气贮箱(328)，所述高压液氧贮箱(309)的出口依次连接所述第一手阀(310)、所述第一汽化器(311)和所述第二手阀(312)，所述第二手阀(312)和所述高压氧气贮箱(328)相连接；

多个所述流量控制装置为液氧流量控制装置、氧气流量控制装置和煤油流量控制装置；所述气动阀(13)分别与所述流量调节部件(12)和所述输出压力传感器(5)相连接，通过控制所述流量调节电路(1)的导通和断开，调节推进剂的供应流量。

2.根据权利要求1所述的液氧气氧双路可调供应***，其特征在于，所述选择和比较电路(2)，用于当开启任意一个流量调节电路(1)时，将所述输入压力传感器(11)采集的所述第一当前测量压力值作为输出压力值；当开启至少两个流量调节电路(1)时，将每个所述输入压力传感器(11)采集的所述第一当前测量压力值求平均，得到平均值，将所述平均值作为所述输出压力值。

3.根据权利要求1所述的液氧气氧双路可调供应***，其特征在于，所述PID控制器(3)，用于当所述第一差值的绝对值小于或等于所述第一预设阈值时，将所述第一差值的绝对值作为输出电压信号；当所述第一差值的绝对值大于所述第一预设阈值时，将所述第一差值通过PID控制算法，得到第一结果，将所述第一结果作为所述输出电压信号，并且控制所述减压器(4)的压力输出值。

4.根据权利要求3所述的液氧气氧双路可调供应***，其特征在于，所述PID控制器(3)，用于当所述第二差值的绝对值小于或等于所述第二预设阈值时，将所述第二差值作为输出压力，所述输出压力满足条件；当所述第二差值的绝对值大于所述第二预设阈值时，所述输出压力不满足条件；

其中，所述输出压力满足条件为所述输出压力使所述燃烧室正常工作，所述输出压力不满足条件为所述输出压力不能使所述燃烧室正常工作。

5.根据权利要求1所述的液氧气氧双路可调供应***，其特征在于，所述流量调节部件(12)包括汽蚀文氏管和音速喷嘴。

6.根据权利要求1所述的液氧气氧双路可调供应***，其特征在于，所述气氧液氧供给***还包括低压液氧贮箱(302)、第三手阀(304)、第四手阀(306)、第五手阀(344)、第六手阀(305)和第七手阀(315)；

当打开所述第三手阀(304)、所述第四手阀(306)和所述第五手阀(344)，关闭所述第六手阀(305)、所述第一手阀(310)和所述第七手阀(315)时，将所述低压液氧贮箱(302)的液氧转注至所述高压液氧贮箱(309)中；

所述低压液氧贮箱(302)的出口连接所述第三手阀(304)以及所述第六手阀(305)和所述第四手阀(306)；所述第四手阀(306)、所述第五手阀(344)和所述高压液氧贮箱(309)依次连接，所述第七手阀(315)设置在所述第五手阀(344)和所述第四手阀(306)之间的分支管路上。

7.根据权利要求6所述的液氧气氧双路可调供应***，其特征在于，所述气氧液氧供给***还包括第一气动阀(318)和第二气动阀(319)；

当第一次预冷时，打开所述第三手阀(304)、所述第四手阀(306)和所述第七手阀(315)，并且打开所述第一气动阀(318)和所述第二气动阀(319)；

当第一次预冷完成后，关闭所述第三手阀(304)、所述第四手阀(306)和所述第七手阀(315)，并且关闭所述第一气动阀(318)和所述第二气动阀(319)；

所述第七手阀(315)与所述第一气动阀(318)和所述第二气动阀(319)依次连接。

8.根据权利要求1所述的液氧气氧双路可调供应***，其特征在于，还包括氮气供给***和煤油供给***；

所述气氧液氧供给***和所述煤油供给***为并列关系，并且所述气氧液氧供给***和所述煤油供给***分别与所述氮气供给***相连接。

9.根据权利要求8所述的液氧气氧双路可调供应***，其特征在于，所述氮气供给***包括第八手阀(103)和高压氮气贮箱(101)，所述第八手阀(103)向所述高压氮气贮箱(101)充入氮气；

所述煤油供给***包括高压煤油贮箱(204)、第九手阀(203)和第十手阀(206)，当打开所述第九手阀(203)和所述第十手阀(206)时，通过所述第十手阀(206)向所述高压煤油贮箱(204)注入煤油；

所述高压煤油贮箱(204)上安装有所述第九手阀(203)。

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