火箭发动机喷焰对无线电信号传播的影响

一、前言火箭发动机喷焰是一种电子浓度和碰撞频率远比电离层高、湍动起伏异常剧烈的不均匀等离子体。火箭在高空飞行时,喷焰将形成比弹体大几倍、甚至几十倍的等离子体区域。当各种无线电信号穿过它时,均要受到移相和衰减,等离子体湍动又使信号的幅度和相位产生寄生调制。箭载天线受到喷焰影响时,性能要严重下降,甚至产生击穿现象。受火箭发动机喷焰影响的线路,轻则信号质量下降,给测量带来误差;重则信号完全中断,系统失效,测量不到数据。喷焰对信号的衰减,在几百兆赫遥测频段,最大可达30—40dB;在微波波段,     

飞行高度对固体火箭两相喷焰流动与辐射的影响

固体火箭发动机喷焰的辐射特性对火箭目标探测与跟踪识别具有重要工程意义。本文针对某模型固体火箭发动机,基于欧拉离散相模型描述气-固两相相互作用,采用详细化学反应机理计算喷焰复燃效应,基于逐线积分法+米散射理论求解气体及粒子辐射物性参数,通过视在光线法计算辐射传输,并利用测量数据验证了本文模型的适用性,仿真分析了不同飞行高度对气固两相喷焰流动及辐射特性的影响。研究结果表明：随着飞行高度增加,喷焰中燃气与固体颗粒间相互作用减弱,且粒径越大的粒子与燃气间差异越大;两相喷焰受不同飞行高度上掺混与复燃效应程度差异的影响,致其温度分布和不同组分浓度分布存在显著差异;各高度下两相喷焰光谱辐射呈现气体选择性发射谱结构,其中高温Al2O3对辐射贡献主要集中在短波,且高度越高,影响越小;不同谱带间辐射特性受不同组分发射带影响而存在差异,且2.7μm和4.3μm两个主要发射带的辐射峰值出现在不同飞行高度。     

火箭发动机出口参数对喷焰流动及辐射的影响

基于详细化学反应机理+逐线积分法+视在光线法开展了火箭发动机喷焰流动与辐射特性研究,分析了不同化学反应机理对流动与辐射的影响,利用地面试验数据校验了模型的正确性,并详细分析了火箭发动机出口参数变化对喷焰流动及辐射的影响规律。研究结果表明:喷管出口温度增加,对流场结构影响较小,但会显著提升喷焰的复燃效应;喷管出口压强增加,会对流场马赫波系结构产生影响,但对喷焰二次燃烧影响较小;喷焰红外辐射强度会随着出口温度或出口压强的升高而增加,且红外辐射强度与出口推力正相关。      

火箭喷焰引起的电离层扰动及其对主动段折射修正的影响

本文介绍了火箭喷焰引起的电离层扰动及其对主动段无线电测量数据折射修正的影响。针对某一高弹道及电离层电子含量(TEC)的测量结果,给出了电离层扰动状态下的距离误差及距离变化率折射误差的估算值。局部地区电离层的水平成层结构在喷焰的作用下会遭到破坏,使电离层折射修正复杂化。本文对这种扰动状态电离层进行折射修正提出了几种设想,并对各种修正方法适用性进行了初步分析。     

数值模拟喷焰2.7微米红外辐射特性

以固体火箭发动机尾喷焰的红外探测为主要应用背景,利用反向蒙特卡罗法和有限体积法计算了火箭尾喷焰红外辐射特性,获得了尾喷焰在探测波长为2.7μm下的红外辐射的空间、光谱分布特性,两种方法的计算结果也非常接近,具有重要的理论意义和实际应用背景。     

应用信标模式测速的实现方法及论证

根据未来固体火箭型号试验越来越多,首区无线电设备受火箭尾焰干扰的情况以及测控体制的发展要求,探讨了利用信标模式[1]进行高精度测量时所面临的工程问题,包括信标模式下测量值的误差项分析,减小测量误差的方法等内容。     

二维火箭喷焰流场的化学组份和电磁特性计算

提出了一种能计算二维火箭喷焰流场化学组份和电磁特性分布的计算模型和方法,并编制了相应的计算机程序。该程序能较真实地反映喷焰流场中发生的实际化学反应和电磁波衰减效应,适用于接近完全膨胀的少烟或无烟推进剂火箭喷焰参数的计算。计算结果表明,不考虑化学反应,将对流场内参量,特别是化学参量和电磁参量的计算结果产生很大误差。     

固液混合火箭发动机喷焰红外辐射特性分析

为了研究固液混合火箭发动机喷焰在不同飞行状态的红外辐射特性,建立了固液两相状态下喷焰的红外辐射计算模型,获得了喷焰在2~12μm波段的红外辐射.将喷焰的温度、压力、摩尔组分等作为输入条件,米氏散射(Mie)模型计算颗粒相的散射,采用有限体积法(FVM)离散辐射传递方程,利用中分辨率大气辐射传输(MODTRAN)模型计算不同观测距离的大气透过率,编程计算得到不同飞行高度,不同观测方向下喷焰的红外辐射.结果表明喷焰红外辐射亮度与温度分布类似,在2.7~3.0μm和4.2~4.5μm波段范围内的辐射较强,高温粒子在近红外比远红外对总辐射的贡献大,太空与地面观测不同飞行高度的发动机喷焰辐射率因大气衰减的不同而有所差异,可为目标跟踪与发动机设计提供参考.      

干涉仪B机数据丢帧的原理分析与调整方法

固体火箭发射试验中，由于火箭尾焰的影响，造成某一测量弧段受到强烈干扰，对于依据锁相原理工作的相干测量系统的破坏作用较为严重。本文根据同一型号、相同弹道的两次试验任务中，干涉仪B数据丢帧的现象进行了原理分析，在此基础上提出了解决方法。     

液体火箭发动机尾焰对发射平台冲击效应

为研究液体火箭发动机尾焰对发射平台的冲击效应特性,建立液体火箭发动机尾焰对发射平台冲击数值计算模型.针对液氧/煤油发动机尾焰对发射平台冲击特性,基于建立模型研究了喷管出口距离平台3,5m工况下推进剂流量和复燃对冲击特性的影响,并分析了影响差异及其产生差异的原因.结果表明:尾焰自由射流区的激波膨胀、压缩距离和壁射流区面积随推进剂流量的增大而增大;考虑复燃化学反应不仅改变了自由射流区和滞止区的形状结构,而且增大了壁射流区的面积和温度;复燃和推进剂流量均是通过影响尾焰结构对冲击特性产生影响,具体影响效果与喷管出口和发射平台间距离有关.      

穿孔等离子弧焊尾焰电压的检测

提出了一种简便实用的尾焰电压检测方法,可直接测量建立于工件与测量板之间的尾焰电压信号。该信号能准确反映熔池小孔的状态。     

液体火箭发动机尾焰金属发射光谱仿真与实验研究

液体火箭发动机尾焰包含丰富的光谱信息,可以作为检测发动机运行状态与故障情况的重要依据。本文建立了高精度的液体火箭发动机尾焰金属发射光谱数值模拟方法,该方法以逐线法（Line-by-Line,LBL）为基础,考虑介质的光学厚度影响。利用该方法,对液体火箭发动机发生故障时,尾焰中可能存在的铁、镍、钾发射光谱进行了数值模拟,模拟结果与NASA光谱模拟程序所得结果相吻合。最后,在甲烷-氧气、乙烯-氧气预混火焰开展了铁、钾发射光谱的实验验证,结果表明,以光谱面积与特征峰强度为对比参数,光谱模拟结果和实验结果的相对误差在2.5%以下,利用实验数据,进一步讨论了光学薄和光学厚两种模型的适用性。     

多喷管液体火箭动力系统尾焰流场特性研究

为深入研究多喷管液体火箭动力系统尾焰流场特性,以由10台液体火箭发动机组成的多喷管动力系统为模型,采用耦合了Realizable k-ε湍流模型的N-S方程描述尾焰流动过程,考虑复燃反应的影响,并运用压力的隐式算子分割(PISO)算法进行求解,实现了以液氢液氧和液氧煤油为推进剂的两种不同发动机尾焰的混合计算,得到了不同飞行高度下火箭动力系统的尾焰流场结构及其参数分布情况。结果表明:随着飞行高度的升高,尾焰的膨胀角度越来越大,尾焰间的相互作用加强。由于复燃反应及尾焰间相互作用影响,尾焰流场会出现局部高温区域,同时火箭底部及喷管周围会出现旋流,旋流会卷吸尾焰高温燃气,从而会对火箭底部进行烧蚀,需要对其采取相应的热防护措施。     

涡喷式发动机尾焰红外辐射计算模型研究

根据射流场红外辐射理论,分别建立了轴对称和二元矩形喷管涡喷航空发动机尾焰在任一视线的辐亮度计算模型,利用该模型可对军用喷气式发动机尾焰外辐射进行计算评估,经测量验证,本模型计算结果与测量结果具有较好的一致性。     

固体火箭发动机喷流噪声测量及声场分析

为了研究分析固体火箭发动机喷流噪声特性及其声场分布规律,设计实验发动机,采用LMS数据采集系统及噪声处理软件通过传感器对固体火箭发动机喷流噪声进行实验采集和测量分析。实验结果表明：同一测量位置处,随着推进剂燃温的降低,噪声峰值降低;随着燃烧室压力及喷管出口马赫数的增高,噪声峰值升高;该实验工况下,发动机喷流噪声声压级分布在120-140dB,峰值频率4500-5000Hz。实验结果对固体火箭发动机喷流噪声场的预测提供了实验依据。     

浅谈陀螺仪的特点以及零次项误差的产生和计算方法

本文主要论述了两个问题。第一、飞机、火箭等飞行器的转动运动的测量。目前广泛利用了陀螺仪，或以陀螺仪为核心的惯性导航技术。文中简单概述了陀螺仪的分类及基本特性，特点介绍了平台式惯性导航系统的工作原理。第二，静压液浮陀螺仪零次项误差浅析。文中阐述了静压液浮陀螺仪的工作原理及结构、特点、建立了运动方程，并分析了零次项误差的产生、来源及计算方法，最后指出：零次项误差是不可避免的，但我们可以力争减小各种干扰力矩，使超差控制要求的范围之内，从而提高了陀螺仪的使用精度。     

略论推进系统在制导兵器技术发展中的若干贡献

论述了固体火箭推进系统在制导兵器技术发展中的重要作用,列举了推进系统除了完成一般的推进职能外对导弹和制导兵器所作的特殊贡献,如降低喷焰的电子数密度、提高多脉冲推进能力、提高耐高过载能力、提高快速机动控制能力和发展低易损性推进系统等。     

固体火箭发动机喷管出口粒子参数和尾流温度测量方法研究

介绍了光学辐射温度计和激光衰减法测量固体火箭发动机尾流温度和粒子参数的基本原理.利用所建立的实验系统测量了固体火箭发动机实验时的温度和粒子参数.实验表明,测量结果是可信的.     

数字示波器测量幅度的误差分析

分析了用数字示波器测量脉冲幅度带来的测量误差，以及测量中产生超差现象和异常现象的原因。     

液体火箭发动机典型实验室及典型实验概述

在大量文献研究的基础上,概括介绍了目前液体火箭发动机方面的典型实验室和典型实验及几种用于液体火箭发动机喷雾、燃烧和流动测量的先进仪器。为开展新一代液体火箭发动机的实验研究和设计提供参考。