发射场加注系统瞬变过程及其影响因素研究

高 阳， 冯辅周， 张红星， 张晓萍

（1.装甲兵工程学院 机械系，北京 100072； 2.太原卫星发射中心，山西 太原 036304；3.总装备部 工程设计研究总院，北京 100028）

发射场加注系统是使用液体推进剂的火箭、导弹的地面设备的重要组成部分，是关乎发射成败的关键环节，通常由设备、管路、管件、测控仪表及相关建筑物等组成。加注系统通过对阀门开度及泵转速的调节实现加注各阶段的转换，如果在此过程中控制不当，将导致输送管路内压强和流量的瞬时突变，产生强烈的流体瞬变过程，该现象也称水锤现象，其压强峰值可达稳定值的数倍，甚至更高［1－2］。水锤的产生将严重影响加注管道的安全，轻则造成管道振动或推进剂泄漏，重则导致管道破裂［3－5］。

国内外均有水锤对加注系统造成破坏的报道，部分文献研究了控制有压系统水锤的方法。文献［6］指出，“土星V”氧化剂系统设计时，根据对系统数学模型的分析表明，通过调整加注系统管道尺寸、阀门类型及加注工艺可有效消除水锤对加注管道的破坏，并稳定系统流动，但文中并未描述所建立的系统数学模型，因而无法判断模型的可靠程度。文献［7］79－132提出了多种消除有压管路中水锤的方法。此外，不少文献［4，8］对管道水锤的建模仿真方法进行了研究。但到目前为止，针对常温推进剂加注系统的水锤现象及其影响因素进行研究的文献还相当少见。

本文针对某发射场常温氧化剂加注系统加注一二级级间转换时，氧化剂由一级库房回流转为二级介质上塔过程中出现的较强水锤效应问题，利用Flowmaster对加注系统进行建模，分析影响此阶段瞬变过程的因素，进而提出有效削弱水锤效应的方法。……