一种适用于小流量的火箭液体发动机中的气体质量流量传感器

目前，随着可重复使用航天器的发展，可重复使用火箭发动机的呼声越来越高，而第三流体冷却循环由于对火箭发动机的性能及可重复性使用的巨大促进作用也越来越引人关注。因此航空航天技术是国家综合实力的重要象征，航天技术中举足轻重的火箭技术的发展水平与整个航天领域和国家综合实力的进展有着密切关系，而火箭核心装置中的火箭发动机的发展水平更是直接影响着航天技术的发展。

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液体火箭发动机主要由推力室、涡轮泵、燃气发生器（或预燃室）、火药启动器和各种阀门、调节器、管路等组成。推进剂在推力室内的燃烧过程和膨胀过程非常复杂，因此对推力室内工作过程的分析非常困难。另外，在推力室的研制过程中必须解决燃烧的不稳定性问题。拉瓦尔式喷管是推力室的重要组成部分，喷管内型面的设计要在尽可能小的尺寸和结构重量下，使喷管内高温，高压燃气的流动过程接近于理想过程，能量损失最少而效率高。因此，对喷管构型的研究、流场性能的分析以及结构设计上的创新是推力室设计研制的重要课题。

混合比是指发动机氧化剂质量流量与燃烧剂质量流量之比。混合比是通过发动机试车实际测量得到的，而混合比偏差则是通过对状态一样的发动机多次性能试车获得的统计数据进行计算分析得到的。混合比偏差大，运载火箭所装推进剂的安全余量要留得多，这将直接影响运载火箭的运载能力。因此，减小发动机的混合比偏差也是提高运载火箭运载能力的有效途径之一。另一方面液体火箭发动机地面性试验中，须准确控制气体流量，但经常会遇到气体流量较小，超出现有流量计量方法，音速节流孔板是测量流体流量和控制流体的一种方法，广泛应用于大流量气体测量，它基于临界流量原理，即在来流的制止压力和制止温度一定是流量可达到临界流量；


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液体火箭发动机由于用途不同，其推进剂流量从轨姿控发动机的每秒毫克级到主动力发动机的每秒上千千克，推进剂种类有液体（低温、常温、有毒）、凝胶、气体等，流量测量传感器大多处于高温（低温）、振动、腐蚀等恶劣环境条件下。所以，为了提高发动机试验流量参数的准确性工釆网推荐一种适用于小流量的火箭液体发动机中的气体质量流量传感器FS4001。FS4001质量流量传感器使用siargo专有的MEMS流量传感器与封装技术。该传感器的测量范围是0~ 30 sccm到0 ~ 1000 sccm。每个模型的最大流量是通过专门设计的封装，以及智能电子产品，以便达到最佳的灵敏度。该包装盒是由化学惰性和热稳定的聚碳酸酯材料制成的。压力等级最高是5BAR（73 PSI），受益于siargo独特的MEMS芯片结构、特殊包装技术和坚固耐用的传感器外壳。另外FS4001需要8 ~ 24 VDC电源提供一个模拟和/或数字用户接口。模拟输出是线性的从0.5到4.5 VDC从0到满刻度流量相应。数字输出是通过RS232传输。RS232通信协议可以在本手册中找到。由于其特殊性FS4001可用于广泛的应用范围包括仪器（如气相色谱质谱法）、泄漏检测、过程控制、气体流量计量以及医疗应用。最典型的应用就是用于小流量气体质量的流量测量。