液体推进剂爆炸冲击波的数值模拟

针对现有液体推进剂爆炸实验危险性高、耗费大以及实验条件严格及重复性差等缺点及难点,利用Autodyn软件分别对一维和二维两种情况下液体推进剂爆炸产生的冲击波进行数值模拟,并与经验预测及相关实验研究进行比较分析。研究结果表明:在距离大于10 m时,利用软件模拟计算的结果与经验公式一致性较好,两者偏差不超过5%。数值模拟不仅可以准确捕捉冲击波峰值压力,而且还能够较准确地得到液体推进剂在空气中爆炸时冲击波的衰减过程,为液体推进剂爆炸事故的毁伤评估和安全防护奠定了基础。     

液体运载火箭爆炸冲击波近场危害性定量评估方法研究

嫦娥四号探测器首次采用了我国自主研制的同位素热源装置,为有效评估运载火箭发生爆炸后,爆炸冲击波对同位素热源装置的危害性,解决同位素热源装置安全设计指标确定难题,开展了液体运载火箭爆炸冲击波近场危害性的评估方法研究,提出了适用于液体运载火箭爆炸冲击波近场危害性评估的爆炸当量、爆炸冲击波峰值超压及作用时间的定量评估模型。     

火箭推进剂偏二甲肼与致癌物质 N—二甲基亚硝胺

液体推进剂偏二甲肼(以下简称 UDMH)已成熟地应用在导弹武器和航天运载火箭上,其生产过程产生 N一二甲基亚硝胺(以下简称 DMNA),其使用过程在大气和水体中产生 DMNA,火箭发动机燃气中存在 DMNA。DMNA 是世界卫生组织(IARC)公认的致癌物质。研究 UDMH 和 DMNA 的转化过程及其在大气、水体中 DMNA 的去除办法,对环境保护及航天高科技的发展具有特殊的意义。本文作者积多年推进剂分析、使用、环境监测及废水、废气治理的经验和研究结果以相关的资料和翔实的实验数据为依据就上述有关问题展开学术研究和讨论。对推动UDMH 的科学使用和 DMNA 的污染治理不乏有抛砖引玉的作用     

10kN双向摇摆再生冷却发动机技术研究

介绍了10kN双向摇摆发动机的主要技术方案和关键技术．对涂层和边区余氧系数等影响因素进行了传热计算及分析,获得了再生冷却身部的气壁温、液壁温和热流密度的轴向分布曲线,指出了发动机身部可靠冷却的边界工况。针对两种推进剂（N2O4／MMH、N2O4／UDMH）,设计了喷注压降和流量不同的两种喷注器方案,地面热试车表明,两种喷注器方案燃烧稳定,其燃烧效率相当,可达95％～96％。发动机多次地面试验研究验证了发动机设计方案的可行性。     

空间轨道转移飞行器推进系统静态仿真分析

采用模块化方法建立了空间轨道转移飞行器推进系统的静态数学模型,用C语言开发出对应静态模型的仿真计算软件,应用该软件分别对N2O4/MMH、N2O4/UDMH、LO2/LH2、LO2/RP-1等推进剂组合推进系统进行静态仿真计算,并把计算结果导入相关质量模型,估算各系统在特定条件下的质量,再对上述几种推进系统进行单干扰因素分析,确定了敏感度较大的干扰因素。     

高室压脉冲推力器设计与实验研究

为了检验高室压脉冲推力器的设计并掌握液体N2O／酒精推进剂的点火燃烧规律,进行了实验研究。可移动喷注器的动密封采用O型圈结构,推进剂的流动通道既能保证充填时推进剂的流通,又能保证挤压时不会有回流。冷试结果表明密封效果良好。测定了系统的热试时序,实现了稳态条件下的点火燃烧,燃烧室压力为2．58MPa。由于液体N2O的饱和蒸汽压较高,容易蒸发,积存在燃烧室内的蒸气造成点火压力峰比较高。     

凝胶试验特性数据分析

针对凝胶推进剂压力损失的计算方法与常规推进剂存在很大差异,结合对非牛顿流体的理论分析,得出了凝胶推进剂在管路中的流动特性主要取决于其自身。对凝胶N2O4及凝胶UDMH液流试验的压力-流量数据,分别采用指数方程、多项式方程和直线方程三种方法进行曲线拟和、对比分析,反映了凝胶推进剂的非牛顿流体特性,对系统组建提出了一些建议,明确了凝胶试验系统试前应采用真实介质进行冷调,并为系统调试数据提供了可行的拟合方法。     

液体推进剂火箭爆炸辐射效应研究

本文提出了液体双组元推进剂火箭爆炸热辐射效应理论计算模型，并介绍了四氧化二氮／偏二甲肼推进剂爆炸实验研究结果。利用该理论模型计算了液体推进剂火箭爆炸时产生的火球直径，火球温度，火球持续时间，火球漂移，火球辐射热流，高空环境对火球尺寸的影响，火球热辐射破坏危险距离等。理论计算结果与实验测量结果吻合。该理论计算模型可为载人航天器逃逸系统工程设计和航天靶场建设提供有价值的理论分析数据     

偏二甲肼组分变化对火箭发动机稳态工作性能的影响

通过建立液体发动机稳态工作模型与热力计算模型,利用最小二乘优化与迭代计算的方法,仿真研究了被空气部分氧化的偏二甲肼(UDMH)对泵压式液体火箭发动机的影响规律。结果表明,随着UDMH中二甲胺、偏腙和水含量的增加,推进剂混合比略有升高,发动机推力、燃烧室压强和燃烧室温度等参数有较明显下降。与传统地单纯分析推进剂能量性能相比,此方法更能准确表征在火箭发动机系统复杂的调节机制作用下,变质推进剂对发动机工作性能的影响。     

高能固体火箭发动机爆炸冲击波毁伤效应研究

采用解析计算法,计算了NEPE高能复合固体推进剂的爆速和爆压。通过对冲击波超压进行计算,确定了超压与距离的关系,并与试验结果进行了对比。通过研究冲击波在空气中的衰减情况,确定出推进剂爆炸后的安全范围。研究结果表明,在无掩蔽的情况下,高能固体火箭发动机爆炸冲击波超压对人员有杀伤作用的距离为82 m,爆炸后人员的安全距离为120 m。     

改性小推力液体发动机推力室工作过程仿真

在考虑N2O4/一甲基肼(MMH)自燃推进剂雾化、蒸发和化学反应过程的条件下,采用贴体网格系统和耦合显式求解算法,仿真计算了小推力液体发动机不同喷嘴设计对推进剂的蒸发、混合燃烧、推力室内流场和燃烧室效率的影响。仿真结果与高空热试车数据基本一致。所用模型合理,具一定的参考价值。     

欧洲自动货运飞船首次向“国际空间站”提供燃料

2008年6月17日，欧洲自动货运飞船（ATV）首次将280kg的偏二甲肼（UDMH）和530kg的四氧化二氮（N2O4）补给推进剂转移到“国际空间站”上俄罗斯建造的推进剂箱内，用时不到0．5h。整个补给过程由法国图卢兹的ATV自动控制中心和莫斯科控制中心操作和监控。6月19日，地面控制中心向飞船下达点火命令，在约20min内，重约300t的“国际空间站”在飞船推动下，     

自燃推进剂组元液滴的亚临界非定常蒸发计算模型

本文详细分析了自燃推进剂组元液滴在高温高压环境下的蒸发——分解燃烧过程。提出了该种液滴的亚临界非定常蒸发计算模型,应用该模型计算了UDMH和N_2O_4液滴在不同环境压力、温度和对流强度下的蒸发常数。计算表明,存在一个界限环境压力,超过这一压力就出现超临界蒸发。对于UDMH,当T_∞=3200°K时,界限压力P_∞=51大气压,而对于N_2O_4,P_∞=120大气压。计算还表明,UDMH的蒸发速度大于N_2O_4的蒸发速度。因而可以得出结论:在一般液体火箭发动机的工作条件下,UDMH为超临界蒸发,而N_2O_4为亚临界蒸发,而且发动机的燃烧过程主要受N_2O_4的蒸发速度所控制。这一结论已为发动机试车所证实。     

液体推进剂防火防爆问题综述

提起液体推进剂的着火爆炸,人们难免心有余悸。无论是导弹还是运载火箭的着火爆炸造成的巨大损失总令人们久久难忘。美国大力神2导弹(使用四氧化二氮和偏二甲肼、无水肼共144吨)1980年9月19日、1965年8月先后发生的两次爆炸不仅使弹井皆毁,还造成两个阵地54人死亡、21人受...     

高性能液体远地点发动机技术发展

液体远地点发动机的性能提高具有显著的经济效益和社会效益.通过使用高性能喷注器、高效燃烧室和新型耐高温材料,国外采用N2O4/MMH推进剂的液体远地点发动机最高比冲已达到323 s.分析了国外高性能液体远地点发动机性能特点和关键技术,介绍了我国第3代490 N发动机的研制情况,结合工程应用要求和研制现状,提出了第3代490 N发动机的后续研究重点.     

液体推进剂火灾爆炸事故类型分析及其预防

由于液体推进剂具有易燃、易爆危险性,针对液体推进剂火灾爆炸的各种原因进行分析,归纳出其火灾爆炸事故类型,从液体推进剂管道、容器安全布置、选材、设计、加工及安装等方面提出了预防措施,保证液体推进剂的安全性。     

日本N火箭的第二级推进系统

N 火箭是由日本宇宙开发事业团(NASDA)研制的三级运载火箭。1975年以来曾多次用于发射中高度轨道的卫星及同步轨道的卫星。第一级和第二级为液体推进剂,第三级为固体推进剂。第一级和第三级推进系统主要利用引进的国外技术,第二级推进剂     

ADN基液体空间发动机的实验研究与在轨验证

二硝酰胺铵(ADN)是一种高能量密度、不含氯元素的绿色无毒无机盐类物质。它可以作为氧化剂,与甲醇、水混合后组成ADN基液体推进剂。ADN基液体推进剂作为一种高性能、绿色无毒、可存储的新型推进剂,可以提供相比于传统肼类推进剂更高的比冲性能,代表了空间化学推进技术的一个新的研究方向和发展趋势。主要介绍了北京控制工程研究所研制的ADN基液体空间发动机的实验研究和在轨飞行验证情况。首先,基于可调谐二极管红外吸收光谱(TDLAS)的测量方法,针对一台1 N推力的模型ADN基发动机进行了实验研究,获得了燃烧室内燃气温度、CO与N_2O组分浓度等特征参数随喷注压力的变化关系。然后,介绍了0.2 N,1 N,5 N及20 N ADN基发动机的高空模拟热试车试验情况和主要性能指标。最后,介绍了1N ADN基发动机的首次在轨飞行验证情况。这些研究结果有利于绿色空间推进技术的发展。     

液体远地点发动机推力室工作过程数值仿真

研究了远地点发动机(N2O4／MMH)的推力室工作过程,考虑了自燃推进剂的雾化、蒸发以及化学反应流动过程,采用交错网格系统的SIMPLE算法,得到了不同边区冷却流量对推力室的内流场和燃烧效率的影响结果,数值计算的结果与理论分析相符合,为推力室工作过程的稳定性分析提供了重要参考。     

液体运载火箭推进剂剩余控制

论述液体推进剂剩余对运载火箭性能的影响。讨论推进剂剩余的控制方法。介绍两种型式的推进剂利用系统。