50吨级氢氧火箭发动机的设计与研制

系统性地回顾了长征五号运载火箭芯一级50t级氢氧火箭发动机YF-77的设计与研制历程。通过分析氢氧发动机的特点以及国内外氢氧发动机的发展现状，阐述了国内新一代运载火箭研发的技术路线和50t级氢氧火箭发动机的研制背景；对50t级氢氧火箭发动机的总体技术方案及其特点进行了分析与总结，并在此基础上对发动机主要组件的技术方案及其特点开展分析；对发动机热试车情况、可靠性验证情况和故障排除情况进行了分析；对50t级氢氧火箭发动机的研制情况、技术特点进行了总结，并对国内氢氧发动机和液氧/甲烷发动机的发展进行了展望。     

国外氢氧火箭发动机的发展状况

本文全面地介绍了国外研制氢氧火筋发动机的发展概况。分别叙述了美国、法国和西欧、以及日本在氢氧火箭发动机技术上的发展历史,目前状况和今后的发展方向。从中可以看出,当今的氢氧推进技术是液体火箭推进技术中的一项极其重要的技术,是液体推进技术在运载火箭和航天飞行应用中的发展方向。     

氢氧发动机试验安全技术

本文着重从氢氧发动机试验过程中的安全技术方面进行技术总结,从事故中吸取教训,采取有效措施,以保障氢氧发动机的试验成功.     

低温上面级和氢氧火箭发动机的研制、生产成本

本文概述了国外低温推进级和氢氧火箭发动机的研制和生产成本问题,可供工程技术人员在设计航天运输系统时参考.     

HSC-2型火箭发动机试验参数仪

固体燃料火箭发动机在国防和空间技术方面都占有重要地位,但固体火箭发动机的研制对实验的依赖性很大,几乎每研制一个新的型号都必须做大量的试验,通过测试仪表对发动机的有关参数进行测量,其测量结果可以向研制者指出改进方向和提供设计数据。但是我国现在仍使用落后的模拟测试系统,在试验前要作比较麻烦的调整与标定,试验后又要对实验曲线进行人工判读和数据处理,耗费了大量的人力和时间,而且得到的数据的精度又往往是     

应用气动谐振点火的氢氧小发动机试验

将气动谐振点火技术应用于小推力氢氧火箭发动机的设计,通过分析不同混合比下的比冲和燃气温度,确定了氢氧小发动机的总体参数,开展了在不同工况下点火器的单独试验,氢氧小发动机的全系统试验以及小发动机脉冲起动试验。研究结果表明,氢氧小发动机可以实现多次重复起动,结构完好,性能稳定,验证了应用气动谐振点火技术氢氧小发动机的可靠性及方案的可行性。     

大推力氢氧发动机的频率特性仿真研究

采用传递矩阵法对某大推力氢氧火箭发动机系统的频率特性进行了仿真分析.首先建立发动机系统管路和部组件的频域线性化数学模型,并根据系统管路和部件的联接关系,简化系统模型,构成了联系扰动量和系统变量的线性方程组,进一步求解得到扰动量作用下系统变量的频率响应特性.通过仿真对比发现燃气发生器循环与分级燃烧循环的氢氧火箭发动机系统频率特性有显著差异.      

同轴氢氧谐振点火器试验研究

在环形喷嘴气动谐振加热的试验研究基础上,对同轴氢氧谐振点火器进行了点火性能试验和反压试验研究,结果表明:点火器能为液体火箭发动机可靠点火提供强大热流;能重复多次点火,寿命长;点火器抗系统干扰能力强,点火器出口反压快速增长时,点火器不会熄火,仍能持续提供稳定的氢氧火炬。非电钝感的同轴氢氧谐振点火器可作为正在研究发展中的可重复使用液体火箭发动机多次点火的优选方案之一。     

整体式火箭冲压发动机飞行试验用无喷管助推器研制

整体式火箭冲压发动机飞行试验用无喷管助推器研制作为南非正在研究的冲压推进技术计划的一部分，对无喷管火箭发动机的设计、制造和试验技术进行了研究。直径为１２７ｍｍ的无喷管发动机主要用于推进剂鉴别和性能预估能力的论证。用这些发动机发射试验的结果表明，具有高...     

基于气动谐振点火器的氢氧变轨火箭发动机地面点火试验

结合气动谐振点火器进行头部设计的氢氧变轨火箭发动机是一项新颖化学火箭推进技术,尤其适于空间站应用。在对适用于发动机头部结构方案的同轴氢氧谐振点火器进行大量特性试验研究的基础上,先后成功进行了发动机头部点火,发动机整体的单脉冲、双脉冲以及3.0s稳定燃烧几种工作状态下的多次试车试验,研制出满足相关技术要求的发动机地面试车样件。      

液氢/液氧火箭发动机喷雾燃烧过程三维数值模拟

用三维湍流Ｎ－Ｓ方程及拟流体模型描述液体火箭发动机内部喷雾两相燃烧流动过程,两相之间的质量交换采用蒸发模型计算,气相化学反应速率采用Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ公式计算。采用ＳＩＭＰＬＥＲ与ＩＰＳＡ算法求解两相控制方程并对氢氧发动机燃烧流动过程进行了三维数值分析,得到了发动机推力室内燃气参数的详细分布情况。结果表明对氢氧发动机而言,蒸发过程非常快,推进剂混合过程是燃烧过程的决定因素。     

试验设计在航空发动机研制过程中的作用

通过实例论述了试验设计在航空发动机研制和改进过程中的应用。具体应用实践表明,在航空发动机研制和改进过程中应用试验设计方法可以缩短研制周期,减少试验次数和试验时间,进而减少发动机的寿命损耗,节省试验经费。试验设计在现代航空发动机研制和改进过程中具有较为广阔的应用前景。     

对全流量补燃循环发动机系统的研究与分析

论述了全流量补燃循环氢氧发动机的工作过程,并给出了基于这种循环方式的发动机的系统简图。根据现有的氢氧发动机的研制现状,针对全流量补燃发动机进行了系统参数的平衡计算。从这种循环方式的工作机理出发,结合参数计算得到的结果对这种循环方式的发动机的先进性进行了讨论。认为这种循环方式的氢氧发动机可以具有更高的可靠性,以及能够获得更高的性能,能够满足人们现在对高可靠性,低成本,可重复使用的液体火箭发动机的要求。      

欧美固体火箭冲压发动机研制

详细介绍了欧美固体火箭冲压发动机的发展过程和研制情况,以及欧洲"流星"导弹用固冲发动机和美国"变流量火箭冲压发动机-飞行器概念"演示项目的研制和试验情况,并对固冲发动机关键技术的进展进行了分析.     

新型空间站氢/氧变轨发动机研究

基于气动谐振点火技术的氢／氧变轨发动机是一项新型的液体火箭推进技术,尤其适用于空间站应用。通过氢氧推力室理论热力计算以及同轴氢氧谐振点火试验研究,采用了同轴氢氧谐振点火器加氧气补燃喷嘴的发动机头部结构方案。在同轴氢氧谐振点火器进行性能试验研究基础上,依次成功进行了发动机头部的谐振点火及氧气补燃试验。最后,成功完成了包括单脉冲、连续双脉冲及3．0S持续工作几种形式下的发动机地面试车试验,验证了发动机工作的可靠性及可行性。发送机起动时间达到0．2S以内。     

小型气氢气氧火箭发动机试验系统设计研究

根据小型气氢气氧火箭发动机试验工况的要求设计完成1 000 N级的气氢气氧火箭发动机试验系统.介绍了供气系统的设计过程,详细讨论了气氢气氧流量与管径的选取过程,完成了比对式推力测量装置和计算机测量与控制系统的设计,并进行系统标定及冷流验证试验.该试验系统能在不同工况下开展小型火箭发动机冷热试验研究,同时实现远程计算机监控,具有较高精度.      

高混合比火炬式电点火器试验研究

介绍了低温高混合比火炬式电点火技术的初步研究进展,包括有关的设计参数和试验情况。该点火器用电火花塞作为激励能源,氢氧推进剂通过一个位于头部的同轴式喷嘴进入点火室,大部分液氢用作冷却剂通过排放冷却方式冷却点火室。累计５次共５０ｓ的热试车表明,高混合比火炬式电点火器能实现可靠的低温点火,并具有较广的工况和混合比变化范围。     

交付固体火箭发动机内弹道性能的预测技术

介绍了交付的固体火箭发动机内弹道曲线及性能的一种预测技术。该技术采用“无因次时间”和“有效燃速”概念，并充分利用发动机研制过程中积累的统计信息，故能较准确地预测发动机内弹道曲线、性能参数及其偏差范围。飞行试验的遥测数据表明：由该技术所预测的结果是可信的。     

环境及可靠性试验在发动机控制系统大修中的应用

介绍了六一四所首次参照俄罗斯军用规范和国内有关标准制定试验大纲,对飞机发动机控制系统×电子调节器进行大修考核的情况;该试验的成功为我国航空发动机和电子调节器的大修长试考核填补了空白。     

气动谐振管点火技术研究

为了发展液体火箭发动机的气动谐振管非电点火新技术,提出了一种新颖的组合喷嘴混气谐振加热方案,并介绍了所研制的氦气谐振热表面点火器和同轴氢氧谐振火炬点火器,给出了气动谐振管点火器工程设计的一般原则和相关参数的选择。