液体火箭发动机气动谐振点火初步研究

气动谐振点火是基于气动谐振加热现象的一种新型的点火方式。在特定的气动谐振条件下,高速喷流与谐振管内流相互作用形成周期性运动的激波和膨胀波,将压缩气体的能量不可逆地转化为热能,形成高温高能的点火源,从而点燃推进剂组元。建立了简化的理论分析模型,对可能获得的最高温度进行了预测,探讨了在液体火箭发动机上实现气动谐振点火的方案。     

负压实型铸造金属基复合材料的成型理论研究

负压实型铸造金属基复合材料的合金液前沿受到气化模气化产生的气体阻力Pc，凝固阻力Pf，毛细作用力Pc，自身重力G，纤维间的摩擦阻力f以及充型时端部紊流引起的非线性力等，其中气体的阻力，凝固阻力，毛细作用力是主要的作用力，文中通过分析影响这些作用力的因素，提出了改善合金液充填的有效途径；严格控制气化模中纤维的分布形态，使得合金液的充填速度均匀，控制浇注过程中的工艺参数，对纤维进行适当的表面处理，改善润湿性能等。     

物质热力学函数温度系数的通用计算方法

物质热力函数（摩尔定压热容、熵、焓）是用于火箭发动机热力特性分析的常用函数.根据热力学关系,上述3种热力函数可表示为以温度为自变量,且含相同7个温度系数的多项式.由于精确分析物质热力特性的需要,需要各温度下更新更精确的数据值.将热力函数按温度高低分为不同区间,在保证各温度连接点函数值相等的情况下,采用最小二乘法的数学方法,通过编程计算,重新确定了135种火箭发动机常用物质的温度系数,得到300~ 5 000 K 内这些物质的函数计算值.进一步,对氮原子、液体铅、固体硅等相对误差较大的26种物质的摩尔定压热容利用最小二乘法再次进行了修正,使其精确度平均提高了100倍.所得到的热力函数计算值与标准值比较,误差小,精度高,使用方便,具有广泛的应用价值.      

空空导弹固体发动机内弹道对导弹后体流场非定常影响的数值模拟

空空导弹高空工作过程中,外部的超声速来流与其固体火箭发动机的尾部喷流相互作用,形成复杂的非定常尾部干扰流场,影响导弹后体的工作环境。为了探寻发动机内弹道对导弹后体结构的非定常影响,采用双组分气体的非定常CFD仿真模型对某空空导弹发动机工作期间的喷管内流场和导弹外流场进行一体化数值模拟,研究了由多个自由剪切层、激波、膨胀波等组成复杂干扰流场的结构,以及在发动机内弹道和外流速度的非定场效应影响下其变化过程,在此基础上定量分析了由此引起的尾流的温度和燃气的扩散,以及在不同内弹道阶段发动机对导弹后体结构产生的影响。计算结果表明,非定常干扰流场在导弹后体附近产生不断变化的低速涡流区域,加速了温度和燃气的扩散,致使导弹尾端面区域受到高温气体冲刷,进而降低导弹后体结构的安全性。因此,空空导弹的后体设计有必要考虑并减少发动机内弹道与导弹外流的非定场影响对导弹后体安全性所造成的潜在威胁。     

飞行器气动计算方法的应用研究

飞行器气动计算为总体设计提供重要依据,目前常用气动计算方法有很多.针对海鹰2号导弹气动外形,采用DATCOM及FLUENT软件分别通过工程估计及数值计算的方法对其弹体气动特性进行研究,通过将计算所得的主要气动参数(升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数)与风洞试验结果的对比,从而对不同计算方法的使用精度进行评价.结果显示,两种方法在一定范围内满足工程设计的要求,局部加以一定的工程修正,可以为总体及其他部门提供较为精确的气动力系数,且由于各自的使用特点,可以在设计过程的不同阶段加以应用.     

小孔径多级孔板组件节流效应仿真

对小孔径多级孔板组件(简称多级孔板)节流效应进行仿真研究,发现这类仿真对初场要求非常严格,初场不合理很容易产生伪平衡问题,通过迭代计算寻找合理初场的方法解决了该问题.同时对孔径0.1 mm、孔径比0.025的多级孔板进行了数值仿真,仿真结果表明孔板数是影响多级孔板流量系数的主要因素.根据仿真数据给出多级孔板流量系数拟合公式,可以应用于工程设计计算.      

N_2O/C_3H_8点火器初步实验

为了研究氧化亚氮与丙烷的点火特性,首次提出了N2O/C3H8火炬式点火方案,设计、加工了点火器,并组建了点火实验系统,在不同的流量和余氧系数下进行了点火实验.结果表明:点火方案可行,喷嘴设计合理,雾化效果和余氧系数是决定点火器能否点燃的关键,余氧系数在0.222~0.321内点火器能可靠地被重复点燃并形成稳定的点火火炬.实验为N2O/C3H8点火器的进一步研究提供了参考,并为以后实现该点火器对发动机的成功点火奠定了基础.     

差动活塞式燃气自增压系统参数设计方法

针对基于单组元肼类物质为工质的液体姿轨控发动机差动活塞式燃气自增压系统,分析了系统的工作原理,提出了系统的参数设计方法,建立了系统的参数设计流程,给出了系统的起动压力计算模型和自锁状态计算方法,并进行了实例研究。结果表明:系统最低起动压力与压力放大贮箱气体腔初始体积、活塞摩擦力和推进剂贮箱初始气垫体积直接相关;系统自锁后,推进剂贮箱压力的设计状态受推进剂贮箱所允许的最大压力上偏差和流量调节器与推进剂贮箱间的压降所约束;推进剂贮箱的工作压力范围是可以根据需要通过燃气自增压系统的设计来保证的。     

液体姿轨控发动机贮箱自动增压仿人智能控制研究

为研究液体姿轨控发动机自动增压方法,在理论分析自动增压系统性能的基础上,搭建了以孔板为控制元件的自动增压实验系统,采用仿人智能控制策略,开展了基于冷流实验的自动增压性能实验,并通过发动机试验验证,实现了发动机贮箱良好的平稳性、快速性和准确性。研究表明,在增压系统结构和增压气体介质给定的情况下,孔板节流面积、孔板出入口压力比、贮箱初始气垫体积决定了自动增压系统性能;根据发动机试验的推进剂流量需求,分别按推进剂体积流量60%,30%,10%的比例选取3个不同节流面积的增压气体孔板组成并联进气孔板组,同时保证进气孔板组可提供的增压气体最大临界体积流量大于推进剂体积流量（推荐二者比值为1~2.5）、孔板出入口增压气体压力比近似等于临界压力比（对氮气约为0.50~0.60）、贮箱初始气垫体积大于贮箱总容积的1/4,并在贮箱上设置流量为增压气体最大临界体积流量105%的排气孔板,在发动机工作过程中按照仿人智能控制策略自动组配孔板,可有效地提高自动增压性能。     

运载火箭注气式蓄压器联通孔流量特性数值仿真研究

运载火箭注气式蓄压器存在主流垂直流动对联通孔内水平流动的影响，如果采用一维经典流体力学方法计算联通孔流量系数会产生很大误差。针对这一问题，采用计算流体力学方法，在不同主管流速的条件下，对单个联通孔内的流体流动进行三维稳态数值仿真研究。研究表明，联通孔流动同时具有T型三通管流动和孔板流动的特点。受主流垂直流动的影响，联通孔内流动呈现出明显的不对称性和非线性特征，流速比小于-2.54或大于1.29时的流量系数相对变化超过15%。根据仿真结果，给出了考虑主管流速的联通孔流入和流出流量系数拟合式，以及流量系数相对变化量和流速比的关系式。