15:1气氧/煤油变推力火箭发动机设计及试验

为了进一步提高变推力火箭发动机推力调节水平、拓宽推进剂使用范围、提升调节控制的技术能力,采用理论计算和地面试验的方法,设计了一款基于机械定位双调系统的气氧/煤油变推力火箭发动机,对变推力发动机的性能、针栓式喷注器的性能和机械定位双调系统的调节效果进行了研究。结果表明:气氧/煤油变推力火箭发动机在0.26～4.35MPa室压实现稳定燃烧,推力变化为57.30～864.70N,推力变化比达到15:1,最高燃烧效率达到97.14%;流量调节阀可精确调节推进剂流量,针栓式喷注器可主动控制喷注压降,达到机械定位双调系统的预期目标,展现出采用机械定位双调系统的该型变推力火箭发动机在深度变推力技术应用的优势。     

变推力液体火箭发动机试验研究

考虑到空间飞行器姿态控制和弹道导弹的多头分导及弹头机动飞行的需要,我们研制了液体双组元可变推力发动机.本文叙述该发动机的研制过程和有关性能.该发动机可使用多种推进剂,推力可在(137.3～686.5)N的范围内连续无级调节,调节比5:1.发动机阶跃响应低于80ms,混合比偏差小于±5%.     

可调喷注器变推力液体火箭发动机响应特性和稳定性分析

本文主要针对一种带有可调喷注器的双组元变推力液体火箭发动机(BYF-03)在研制过程中曾出现过的低频振荡现象,分析其响应特性和稳定性,在分析过程中,建立了发动机系统的数学模型,并用Gear法进行了大量的数值计算.分析结果表明,这类变推力发动机,电磁阀工作周期T是发动机系统稳定性的决定性因素;弹簧预压量δH,O对系统的稳定性也有很大影响;而控制电路增益K_B则对系统的响应性能影响很大.经过计算找到了一组参数可使该发动机系统不发生低频振荡.这些结果得到了发动机热试车证实.     

变推力液体火箭发动机的故障识别

讨论了专家系统在液体火箭发动机故障诊断中的应用，研制出一个基于阈值判断的故障识别专家系统，应用该系统成功地识别出变推力液体火箭发动机故障模式。     

高燃温喉栓式变推力固体火箭发动机试验

为研究高燃温推进剂下喉栓式固体火箭发动机推力控制,设计同轴式变推力固体火箭发动机试验系统,以混合式直线步进电机作为喉栓驱动系统,采用组合动密封方式,利用高燃温高压强指数推进剂进行点火试验,实现了燃烧室压强从12.1～2MPa的调节。试验结果发现喉栓头部烧蚀严重,对压强调节影响较大,针对喉栓烧蚀问题提出了减轻烧蚀思路,通过闭环控制方式控制喉栓运动,增加喉栓直径以及合理选择推进剂等可降低喉栓烧蚀,提高压强控制精度。     

变推力液体火箭发动机推力调节技术研究综述及发展趋势

系统梳理了国内外变推力液体火箭发动机调节控制技术的研究历程及研究现状，并结合我国航天动力研究基础，指出通过在主系统或副系统管路上设置液体或燃气流量调节装置、通过可调结构的针栓式喷注器同步对流量与压力进行匹配调节仍然是实现大范围变推力调节的两种主要手段；分析了变推力液体火箭发动机推力调节的关键技术及其解决途径，预测了未来一段时期内变推力液体火箭发动机及其调节技术发展趋势，提出了若干适合我国国情的研究建议，为我国低成本、可重复使用天地往返运输技术的发展和有关研究者开展研究工作提供一定的参考。     

液氧/煤油火箭发动机推力和混合比的非线性调整研究

对液体火箭发动机推力和混合比的大范围非线性调整,提出了分级迭代直接求解高维非线性方程组的计算方法,并对液氧／煤油补燃循环火箭发动机的典型调整方案进行了计算分析,得到了考虑作为冷却剂的燃料温升、主涡轮入口燃气温度、主涡轮泵转速、发动机真空比冲以及燃气发生器喷注器压降和主燃烧室喷注器压降约束下发动机推力和混合比的最大可调域。     

火箭发动机机电推力矢量控制的建模和估计

在传统使用液压作动器的大功率临界飞行应用领域中，由于机电作动器应用的增加，对机电作动器负载系统正确、可测量模型的需要也增加了。火箭发动机的推力矢量控制就是这样的一种应用。这时提出了一个机电作动器推力矢量控制系统的直观的线性化的模型和估计模型参数精确而又实用的方法。估计技术是使用工程设计数据的计算与以设计用于分离单独参数效应／或组合参数效应的第一原则为基础的实验相结合。这些技术使用一些通常在一个机电作动器系统中有用的测量结果和由计算机或信号发生器产生的输入数据。模型的有效性和参数预测技术由火箭发动机的模式模拟器和为推力矢量控制设计的一个机电作动器在实验中证实。本文还讨论了非线性及其模拟问题。由后冲力引起的共振漂移由实验数据来证实。     

电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机动力学建模与仿真分析:Part Ⅰ-单点工况分析

为了解决电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机系统响应特性不明晰的问题,综合考虑了电池、电机及冷却通道的影响,建立了电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机仿真平台,深入研究了不同工况下系统响应特性以及系统性能参数随推力水平的变化规律。研究结果表明：系统性能参数响应存在短板效应,尽管电动泵响应速度快,而冷却通道参数响应速度慢,导致系统性能参数响应时间是电动泵转速响应时间的10倍以上;此外,低推力工况时,适当降低混合比,能够保证冷却通道出口亚临界情况下的顺利调节。因此,为了提高系统响应特性,在满足冷却压降要求时,应尽可能提高冷却通道内冷却剂流速。     

泵压式液体火箭发动机变推力方案选择

简述了泵压式变推力液体火箭发动机的现状和应用前景,提出了几种泵压式发动机推力调节方案,分析了各方案的优缺点,阐述了系统方案选择须重点考虑的几个方面.以某泵压式发动机为模型发动机,利用系统参数平衡仿真计算结果,对各种调节方案综合分析,确定了可行的系统调节方案,可用于指导模型发动机的工程研制.      

固体火箭发动机瞬变参数辨识

叙述了固体火箭发动机参数辨识的方法, 以反喷管打开后瞬变过程中推进剂瞬变燃速、打开函数和喷喉收缩因子的辨识为例, 说明了瞬变参数辨识的技术。辨识采用的数学模型是零维不定常内弹道计算方程组, 这是一个非线性系统的参数辨识问题。优化方法采用阻尼最小二乘法。给出了算例, 经参数辨识准度分析, 辨识结果是合理的。      

弹射座椅新型变推力火箭发动机装配工艺技术

对飞机座椅某新型变推力火箭发动机部装、总装及检测、试验等技术难点进行了工艺性分析;介绍了发动机装配全过程的工艺流程、检测、试验方法及注意事项等,在工艺设计及应用过程中取得了一定的技术积累,对于新型变推力火箭发动机的装配质量及效率具有较强的指导意义.     

键图在液体火箭发动机系统建模中的应用

简要介绍利用键图建立数学模型的原理。针对BYF-03双组元液体推进剂变推力火箭发动机系统,画出该系统的键图,并列出用状态变量表示的数学模型。     

液氧煤油高压补燃循环发动机深度变推力系统方案研究

鉴于重复使用运载器对动力系统的技术需求,以我国新一代运载火箭主动力液氧煤油高压补燃循环发动机为研究对象,建立了多参数、非线性以及强耦合的发动机系统仿真平台。在分析国内外变推力液体火箭发动机技术特点的基础上,根据液氧煤油发动机单路推力调节的仿真结果,首次提出了发生器燃料路流量调节器调节、主涡轮前燃气分流以及氧化剂主路节流等相结合,并辅助以气体乳化提高喷注器压降的组合深度推力调节方案。仿真结果表明:发动机推力调节能力可达10:1,且能实现多次点火起动,具有性能高、调节范围大的优点。     

变推力液体火箭发动机烧蚀推力室的设计计算

液体火箭发动机推力室的烧蚀冷却是一种新的冷却技术.本文介绍了烧蚀冷却的机理、变推力火箭发动机推力室中换热系数的计算、烧蚀速率和侵蚀速率的计算、室壁中温度的计算以及由于烧蚀冷却所引起的性能损失的计算等,可供设计烧蚀冷却推力室作参考.     

控制流参数对涡流阀变推力固体发动机性能的影响

以涡流阀变推力发动机为研究对象,利用涡流阀变推力发动机实验系统以及三维数值模拟,研究了控制流压强、流量、速度以及温度对推力调节性能的影响。研究结果表明:在其他条件一样的情况下,提高控制流的温度能够提高发动机的推力调节比;提高控制流的流量会增加发动机的推力调节比;提高控制流的速度有利于提高发动机的推力调节比。     

电动膨胀循环变推力液体火箭发动机推力控制方案

以电动膨胀循环变推力液体火箭发动机为研究对象,设计了一种适用于电动膨胀循环发动机的推力闭环控制方案,其次基于AMESim平台建立了控制系统仿真模型,验证了重要部组件模型的准确性,并基于电动机泵和涡轮泵动力学模型对PID控制器进行了参数整定,最后着重针对推力调节的阶跃信号和斜坡信号开展了控制仿真。结果表明：在推力变比5∶1全工况范围内,双PI控制器适用于电动膨胀循环发动机推力调节控制,系统不存在稳态误差,但是调节过程存在波动;针对调节过程而言,双PI控制器控制信号的比例输出振荡是控制目标波动的主因,而积分输出造成了控制目标的稳态误差;相比阶跃信号调节,双PI控制器跟踪斜坡信号的效果更好,因此实际使用中,应尽量考虑斜坡信号进行推力调节。     

变截面脉冲爆震火箭发动机实验研究

在8Hz频率下,以煤油为燃料,氧气为氧化剂,当量比为1．0的条件下,进行了变截面脉冲爆震火箭发动机的实验研究,其中包括等截面发动机,扩张型发动机,收敛型发动机,扩张一收敛型以及收敛一扩张型发动机。总结出了发动机横截面积变化影响爆震波传播的一些规律,得到了横截面积变化对发动机平均推力的影响。     

脉冲爆震火箭发动机和小推力液体火箭发动机的性能对比分析

为了了解脉冲爆震火箭发动机的性能优势,对比了脉冲爆震火箭发动机和小推力液体火箭发动机的推力和比冲,其中脉冲爆震火箭发动机的性能计算采用等容循环计算模型.结果表明:真空状态下,随燃烧室进口温度的升高,比冲增加不大;在推进剂和发动机结构尺寸相同的情况下,脉冲爆震火箭发动机产生的推力比小推力液体火箭发动机的多3.0倍至6.8倍,但比冲相当.     

变控制流供应角度涡流阀固体变推力火箭发动机调节方案

针对涡流阀变推力发动机变控制流供应角度方案,开展了发动机工作特性的数值模拟及实验研究。数值研究结果表明:采用变控制流供应角度可以很好地实现涡流阀变推力发动机的推力调节;涡流阀最大推力调节比超出加质发动机调节比26%;调节比随着控制流供应角度的减小而增大。实验结果表明:变控制流供应角度方案可行,验证了“气 气”调节的优越性。变控制流供应角度涡流阀固体变推力发动机为实现固体发动机推力调节提供了一种技术途径。