改进的LE—7发动机

为满足90年代各种用途的重型运载器的要求,日本宇航局己研制成了 H—Ⅱ火箭。H—Ⅱ火箭在1994年2月4日已成功的进行了首次飞行。H—Ⅱ火箭可能是日本近期未来空间活动中最重型的火箭。但它的可靠性和成本仍有改进的余地。进一步降低成本,提高运载能力和可靠性的研究正在考虑之中,例如改进型 H—Ⅱ火箭和用于 HOPE—X 的 H—Ⅱ火箭(HOPE 实验机将用 H—Ⅱ发射)。在这些结构中,LE—7发动机是它的推进系统的关键部件。改进型 LE—7发动机将应用于不久的未来运载器,如用于 HOPE—X 的 H—Ⅱ和改进型 H—Ⅱ火箭。本文介绍了改进型 LE—7发动机的目前情况和未来改进计划。     

低喷吹比条件下发汗冷却对喷管传热和性能的影响

本文分析了发汗冷却对喷管中边界层变化、传热和性能的影响。试验采用了马赫数为2的型面喷管(Re/m=5.2×10~7),喷管采用不锈钢烧结材料(孔径为2.0μm)。试验中最大喷吹比为自由流流量的0.51%,压力和热通量测量响应很快。测量了壁面热通量和静压分布,以及喷管出口处的皮托压力型面。为了更直观地看到流动情况,还采用了阴影照相。最高喷吹比时传热减少14%,发现喷管出口边界层厚度显著增加,但喷吹对推力系数或比冲的影响很小。本文研究对发动机喷管采用发汗冷却优、缺点的认识具有一定价值。     

具有二次喷注孔带缩进长度离心式喷注单元流量特性的试验研究

利用自行设计的具有二次喷注孔、带缩进长度的双组元离心式试验喷嘴，对该种结构喷注单元的流量系数进行了测量。研究了喷嘴几何特性值和喷嘴结构参数对流量系数的影响，并对基于动量原理的理想流量系数进行了修正，从而使计算值具有更高的精度。     

转换型发动机,一种应用于单级入轨/跨大气层运载器的混合型发动机方案

为了用于单级入轨/跨大气层运载器的需要,提出了一种独特的发动机设计思想。这是一种混合循环的发动机,暂时称之为转换型发动机。它实质上是一种涡轮喷气的火箭(ATR),不过它有一个提供空气和喷射液态氧化剂的特殊入口,通过改变喷射液态氧化剂和进入空气量的比例从0到100％,这样发动机能连续地从空气吸气式模式转变到火箭模式。此外它还可以从转换中必须的喷射过程中得到很大的好处,此过程中进入的空气流提供了有效的冷却。在飞行上升弹道段的很大部分,使得转换型发动机工作在空气吸气式状态,因此它改进了单级入轨/跨大气层运载器的推进剂和载荷的比例。     

推进剂利用系统在国外型号上的应用

对双组元推进剂运载工具来说,为了最大限度地利用推进剂的能量,增加有效载荷的能力,人们希望在飞行主动段终了时,尽量减少推进剂的剩余量,常常采用推进剂利用系统。这对运载工具上面级来说,更为重要。所谓推进剂利用系统,就是在飞行主动段中,通过改变混合比的方式,控制贮箱中     

重型有效载荷机动控制的推力室结构

本文讨论了采用太空拖船(CTV)或者类似飞行器的重型有效载荷实现轨道机动控制的有关问题,带或不带重型有效载荷的太空拖船其六自由度(6DOF)控制需要可调的推力室结构来妥善处理,大的质量或力矩的变化对反作用控制系统的性能要求是可以提供六自由度控制。本文描述并讨论了在带有重型有效载荷或不带重型有效载荷时,满足六自由度工作性能要求的推力室结构。本文详细地叙述了实现这些性能要求的两种方法:一种方法是采用前置推进装置,另一种是采用36个喷射器的独特布局。     

高深宽比冷却通道的流动与传热数值分析

本文描述了一个火箭发动机高深宽比冷却通道三维流动和传热分析程序。该程序是建立在抛物线化的纳维尔一斯托克斯方程基础之上的,将其流动和传热计算结果与文献中找到的测量数据进行比较,表明该程序是有效的。计算是针对实际压力为100巴的发动机冷却通道内的流动进行的。计算出的冷却剂温升和压降值和实验结果符合良好。参数分析给出了湍流强度、壁面粗糙度、传热边界条件和近壁流动模型的影响。可以看出,本程序能够成功用于火箭发动机冷却通道内三维的流动和传热分析,它高效地利用 CPU 时间,而且用它来帮助设计现在或是将来的火箭发动机燃烧室将是很方便的。     

小偏差分析法在冲压发动机直连模拟试验中的应用

依据某给定几何尺寸亚燃冲压发动机的结构和性能参数,通过简化冲压发动机数学模型,理论推导了发动机直连试验模拟参数与推力之间的关系。针对其典型试验状态和工作特性,采用小偏差分析法计算了不同模拟参数及其组合对发动机推力和空气流量的影响结果。在此基础上,重点分析了不同模拟参数对发动机调节、高度和速度特性的影响规律,说明了模拟方法的合理性。该分析方法对固体冲压和液体冲压发动机地面直连试验性能评估具有一定指导意义。     

推力室三维适体网格生成

运用“抛物”化了的椭圆型方程,从推力室内壁开始迭代计算,逐层向中心推进,通过对推进方向和边界条件的约束,实现了由边界上的网格分布和推进方向直接控制内邵网格,大大缩短了网格生成所需计算机时,使生成的网格具有良好的正交性和合理性。     

九十年代的德尔它

简要回顾了非常成功的德尔它计划,强调了以下几个方面:总结了德尔它Ⅱ 6925的飞行记录,以及 Navstar 飞行的精确度结果;讨论了德尔它Ⅱ 7925的飞行情况,并展示了第一级性能改型情况,描述了地球同步转移轨道(GTO)上的飞行活动及精确度;讨论了级安全/耗尽燃烧过程;也讨论了到1992年为止的计划进展情况,包括在范登堡空军基地(VAFB)的进展情况。另外,还考虑了德尔它采用二级或多级型发射小型卫星的问题。最后,对一次性运载器(ELVS)的一些未来设想进行了描述。