ARC 22N双组元Pt/Rh推力室的研究试验

本文介绍了 ARC 用于卫星位置保持的22N 推力室的研究试验.这种新型推力室采用无涂层的 Pt/Rh 合金燃烧室,稳态工作的推进剂耗量已经超过了目前硅化物涂层的铌合金推力室,额定工况下的比冲可达2943m/s。推力室具有很小的集液腔,脉冲比冲和脉冲再现性得到提高,并且已经顺利地完成了各项研究试验,推力室的热稳定性得到验证。     

双组元姿控发动机液膜冷却对性能的影响分析

本文通过分析液膜/辐射冷却的双组元姿控发动机的工作特点,根据两边区流管的卷吸模型,按混合比近似地将燃烧室流场分为一个中心区和两个边区,计算了液膜/辐射冷却的低推力液体火箭发动机液膜冷却对性能损失的影响。并分析了考虑性能分析的结果,及综合传热模型对发动机的设计参数的选择。本文的方法可为同类发动机设计中的性能计算及参数优化提供参考。     

150 N气氧/煤油发动机涡流冷却技术试验

为探索百牛量级姿控发动机采用气氧/煤油涡流冷却推力室的可行性,开展了涡流冷却技术的试验验证工作。在理论分析和数值仿真的基础上,完成了150 N气氧/煤油涡流冷却推力室设计。数值仿真结果表明:内旋流区域占燃烧室直径D_c的87.8%,燃烧化学反应发生在39%～81%R_c的环形区域。经热试考核,燃烧室点火可靠,工作稳定,燃烧效率达0.91;形成了有效的气膜冷却,壁面和头部热防护可靠,充分验证了内外双漩涡结构的存在。     

用于卫星推力室的新型催化剂

卫星上安装有用于轨道和姿态控制的小推力推力室。推力由三氧化二铝基的铱催化剂分解无水肼而产生。铱催化剂的主要缺点是成本高和生产技术复杂。目前的工作是把钼(M)、钨(W)的碳化物与氮化物的合成过程与成型联系起来,形成有大、中孔隙的新型催化剂,来代替昂贵的传统催化剂30%铱——三氧化二铝(即shell-405_(TM))。在这种新的工艺中,首先是制备胶状的钨酸和钼酸;然后把这些材料与有机聚合物混合,使之生成胶体溶液;再挤压成型。其次把生成的这些中间过渡产品送去加热处理,焚烧掉有机聚合物得到所期望的有大、中孔隙的氧化物。最后一步是按照Boudart和Volpi方法利用挤出物制备氮化物和碳化物。本文给出了用2N推力室试验新催化剂的主要试验结果,同时与Shell 405~(TM)的试验结果进行了比较。试验表明新催化剂有如下特点:比表面积大;能承受高达1100K的烧结温度;热试时室压和推力高度稳定,催化剂机械强度高。新催化剂的主要优点是生产工艺更简单而且成本更低。     

姿控发动机减压阀出口压力偏差计算方法研究

减压阀出口压力偏差对姿控发动机的性能有较大影响,通常所采用的小偏差分析方法因不能有效分离非调整工况下工况偏离和其它干扰因素对发动机性能的相互影响,所计算的减压阀出口压力范围误差较大。本文提出了将工作工况作为影响发动机性能的一项干扰因素,基于姿控发动机系统静态模型,应用系统压力平衡原理计算发动机各工况下干扰因素影响系数的方法,根据计算结果采用随机误差分析方法确定了减压阀的出口压力偏差范围,所得结果符合发动机性能要求。     

基于AMESim的姿控发动机压力振荡传递特性研究

扰动压力在发动机液路中传递时,会引发燃烧室和供应管路耦合振荡,进而导致系统失稳。基于AMESim软件建立姿控发动机仿真模型,在供应管路和燃烧室两种压力扰动输入条件下,通过计算液路压力扰动率,分析了中频不稳定压力振荡传递特性。结果表明:供应管路压力扰动向下游传递时呈线性增长,燃烧室压力扰动向上游传递时迅速衰减。受激振荡压力幅值随振荡频率的增加先增大后减小,并存在谐振峰值。燃料管路对供应压力扰动敏感性较高,而氧化剂管路则对燃烧室压力扰动敏感性较高。扰动压力在谐振频率附近影响较大,系统受激振荡剧烈,而受到其他频率影响较小。     

小议姿控火箭发动机的含义

探讨了姿控火箭发动机的称谓与所交付产品的一致性及其归属划分问题,介绍了国内外出版物中的定义。     

冲压发动机燃烧室压力脉动对进气道的影响分析

冲压发动机燃烧室燃烧时产生的振荡会以声波的形式对进气道结尾激波产生干扰。本研究采用数值方法模拟了不同燃烧室压力脉动频率和振幅对进气道工作状态的影响情况。计算模型为轴对称混压式进气道,控制方程采用雷诺平均N-S方程,湍流模型为标准k-ε模型。求解时时间推进采用二阶隐式格式,空间离散采用AUSM格式。计算结果表明,燃烧室压力振荡频率越大进气道结尾激波运动幅度越小,而振荡幅值越大进气道结尾激波的运动幅度越大。     

空间环境对聚合物基复合材料性能的影响

文章介绍了空间飞行器荼过程中的空间环境条件。为满足这些要求，在设计与选材时须考虑一些因素。此外对模型号任务中使用的P75S／环氧648复合材料耐空间环境条件的性能做了简要评述。     

固体姿轨控发动机动态推力补偿

作为实现导弹快速机动响应的关键部件,固体姿轨控发动机的性能需要通过动态多分力测试评价,但由于推力测试台结构复杂,对测试数据补偿提出了更高的要求。本文采用双模态阻尼补偿法开展固体姿轨控发动机推力补偿研究,通过脉冲激励试验获得了主要模态参数,并对脉冲激励和发动机冷流试验数据进行补偿,验证了双模态阻尼补偿方法的可行性和应用效果。结果表明:双模态阻尼补偿效果优于单模态补偿,可以有效恢复动态推力信号。所建立的双模态阻尼补偿,在姿轨控发动机研制中得到了应用。     

姿控发动机推力室推力量级系列化的研究与探讨

文摘分析了我国目前在研的各种用途的姿控发动机的现状和存在的问题,根据实际工作情况,研究和探讨了姿控发动机推力室推力量级系列化方案,并提出了几点工作建议。     

面向助推发动机故障的总体优化技术研究

随着火箭安装的发动机数量增加和发射频率越来越高,飞行中出现发动机失效故障的风险也越来越高,面向故障的设计是提升运载火箭飞行可靠性的关键措施。围绕助推器发动机失效故障带来的推进剂剩余量不平衡、干扰力矩大等特点,系统性地研究了弹道、姿控、载荷总体优化的故障适应性设计方法,获得了不同关机处置策略对运载能力、结构安全的影响,提出了故障处置原则和建议,对于火箭智能化飞行发展应用具有重要意义。     

纳米材料对环氧648树脂空间环境性能影响的试验研究

文章用试验方法研究了纳米粒子对环氧648树脂空间环境性能的影响,主要空间环境模拟试验包括真空挥发、电子辐照、常压冷热循环和热真空试验等。纳米Ti02、SiO2的加入能大幅度降低环氧648树脂的空间出气性能。树脂的冲击强度和弯曲强度分别提高35％和20％,电子辐照后性能变化不大,常压、真空热循环后性能有所降低,添加纳米材料的有些性能还有所增加。     

燃烧室水量分配对铝水反应发动机性能影响研究

在铝/水反应发动机的工作过程中,海水分别注入主燃烧室和补燃室,与铝颗粒燃料进行掺混和反应。研究结合颗粒随机轨道模型,考虑水液滴和铝颗粒的相变和反应,对各铝金属含量及相应最佳总水燃比下,主燃烧室和补燃室不同水量配比的情况进行了数值模拟。通过对各种情况下水的总蒸发率、铝颗粒的反应率和发动机比冲性能计算结果的比较,发现当水燃比和金属含量一定时,主燃烧室和补燃室不同水量配比存在一个最佳值。金属含量为60%、70%、80%和90%及相对应的最佳水燃比的情况下,最佳喷水量配比分别为0.67、0.70、0.76和0.80。     

隔热罩对火箭发动机推力室温度场的影响

对某带隔热罩火箭发动机推力室的温度场进行了求解.所得结果与文献[1]的相关实验结果定性吻合.计算结果表明:加隔热罩后,推力室液膜冷却保护区壁温基本不变;气膜保护区壁温有一定幅度的上升,最大温升出现在喷管下游;壁温最高的喉部区域壁温上升幅度较小,仅为壁面平均辐射温度升的1/6～1/5.通过合理设计,可将壁面最高温度的升高幅度控制在10～20℃.     

肋参数对液氧甲烷发动机推力室强化换热的影响

为深入研究带肋推力室强化传热的机理,对带肋液氧/甲烷推力室的燃烧与再生冷却进行了流动与传热耦合分析,并针对不同肋高和肋数目进行了参数化分析。结果表明:引入等效平均热流密度的概念可以准确描述带肋推力室中的实际传热过程;平均热流密度总是随着肋数目的增加而减小,当肋高恒定时,由于总换热面积增大,等效平均热流密度会随着肋数目的增加而增大;而当总表面积恒定时,等效平均热流密度会随肋数目的增加而减小。此外,盲目地增大总换热面积并不一定能改善传热强化,甚至会在某些情况下恶化传热,因此在设计过程中也应该结合其他肋参数进行综合考虑。     

电弧加热发动机结构参数对性能的影响

为了研究结构参数对电弧加热发动机的影响，设计了不同结构尺寸的小功率电弧加热发动机，通过地面点火实验获得了发动机的参数和性能。在此基础上分析了推进剂进入方式、约束通道结构尺寸、电极材料对发动机性能的影响，给出丁优化的约束通道参数。实验表明，电弧加热发动机结构参数对发动机工作性能产生较大的影响。     

中心线偏置对隔离段性能的影响研究

在隔离段入口马赫数2.0条件下对二维中心线偏置隔离段流场进行了数值计算,并与直隔离段结果进行对比,分析了两种偏置方式对隔离段流场结构及性能特征的影响,重点研究了隔离段的总压恢复性能和抗反压性能,并考察了管道扩张角对结果的影响.结果表明,出口反压较低时,直隔离段总压恢复性能优于折线隔离段;反压较高时,两者总压恢复性能大致相当.S弯隔离段总压恢复性能介于两者之间.对相同扩张比隔离段而言,直隔离段抗反压性能最强,折线隔离段次之,S弯隔离段最差.扩张隔离段的抗反压性能增强,但在同-反压条件下的总压恢复性能下降.     

带电粒子辐照对热控涂层的光学性能退化影响

带电粒子辐照将引起材料折射率和消光系数的变化。文章首先介绍了带电粒子在热控涂层中的剂量深度分布,接着利用渐变折射率概念建立了剂量深度分布和材料折射率与消光系数的关系,给出了热控涂层光学性能变化的分析模型,最后对这一理论的应用进行了讨论。     

药柱对燃烧室外压失稳载荷的影响

通过外压屈曲计算及外压试验研究了某固体火箭发动机壳体与燃烧室的外压稳定性。外压屈曲计算得到了壳体、燃烧室的外压屈曲载荷、屈曲失稳波形以及径向位移(环向应变)随外压载荷的变化规律。对比壳体与燃烧室的计算结果发现,燃烧室径向位移(环向应变)-载荷曲线上拐点处对应的外压载荷相对壳体明显偏高,说明药柱对燃烧室外压承载能力贡献较大。对不同推进剂松弛模量的计算表明,推进剂松弛模量与燃烧室外压承载能力呈正相关。壳体、燃烧室外压试验所得失稳波形以及药柱对燃烧室外压承载能力的影响规律与计算结果吻合较好。