用于液体火箭发动机节流的低成本轻量级电子流量调节器

对于小型液体火箭，挤压式系统因其简单和低重量而通常受到青睐。在此类系统中，在宽范围上游压力下精确调节贮箱和喷注器压力至关重要——更精确的调节可实现更高的发动机效率和最小的贮箱质量，从而提高飞行性能。然而，现有方法如穹顶加载式压力调节器缺乏灵活性，或需要大量标定才能精确工作。这些方法还受限于有限的节流孔尺寸、压力下垂和缓慢的反应时间，使其不适合通过飞行中调节压力来进行节流，而随着推进着陆火箭日益普及，这种需求愈发重要。为克服这些挑战，我们设计了一种电子压力调节器（eReg），这是一个利用闭环反馈精确控制下游压力的多输入多输出系统。我们的设计简单、低成本且鲁棒：通过一个由电机驱动的单个球阀，我们在高流量（液体 1.14 kg/s；气体 0.39 kg/s）和上游压力（310 bar）下调节气态增压剂和低温液体推进剂。使用 2 个 eReg 调节推进剂贮箱压力，以及 2 个 eReg 调节流向发动机的推进剂流量，我们在一次静态点火测试中展示了系统在同时节流发动机时精确调节压力（误差在 0.2 bar 以内）的能力。据我们所知，这是首次有本科生团队成功节流液体双组元推进剂发动机。