大推力姿控发动机推进剂控制阀流场分析

采用数值分析与试验研究相结合的方法,对姿控发动机控制阀内部流场进行分析.数值计算与试验数据相吻合,可以认为数值分析能够较真实地反映控制阀的内部流动特性.对流场参数的分析表明：来流撞击阀芯和阀口收缩节流,是控制阀内流动能量损失的两个主要环节,在结构设计中应尽量避免;另外,流道截面的连续性及流动空间的充分性也是控制阀内部结构设计需要考虑的重要环节.     

空间发动机真空起动点火时差及其实现方法

液体火箭发动机在真空中起动时，燃烧室内易产生三相共存的状态，其中凝聚相能引起不正常的起动压力峰而损坏发动机。本文研究了甲基肼和四氧化二氮组合为推进剂时真空起动的点火时差，以便尽量减少着火前上述状态的存在程度。给出了利用控制阀通电时差、充填时差和控制阀响应时差这三种起动方式来实现该点火时差的方法。前两种方法已在某远地点发动机上使用并获得成功。     

在重新设计推力装置阀氟塑料密封件制造中获得的经验

在解决了设计、材料和制造的几个问题后,研制成功了一种重新设计的先导控制阀(RPOV)的密封件。为了避免阀座生产过程中引入过大或不平衡应力,需使用合适尺寸和形状的聚四氟乙烯密封件毛坯。在聚四氟乙烯中过大的应力将导致屈服和裂纹。正确选择聚四氟乙烯的技术标准同样重要,由不同树脂及工艺方法制造的材料的不一样的物理性能将极大地影响阀座的制造效果。控制工艺参数,特别是温度和应变量,是制造可用密封件的要点。本文将讨论这些和其他一些在重新设计的先导控制阀研制中获得的经验。     

基于CFD的两级气动直接力控制阀静态特性

通过对一种两级气动直接力控制阀进行结构参数设计和基于计算流体力学(CFD)的静态特性仿真研究,比较分析了前置级阀挡板及主阀芯在不同位置时阀腔内流场的流动状态和压力损失情况并提出优化措施,得到了挡板位置-流量特性曲线和位置-气动力特性曲线、主阀芯位置-流量特性曲线以及主阀输出推力。利用推力测量试验台进行了原理样机的热试,实测结果与仿真结果基本一致,证明了对两级直接力控制阀的静态特性分析是准确的。分析结果表明,在入口压力保持不变的情况下,前置级阀挡板及主阀芯开口度增大,喷管的输出流量也增大,处于中位时两喷管输出总流量最大;当挡板自中位向极限位置运动时,气动力逐渐增大,是帮助挡板运动的主动力,反之恰好相反;该阀输出的644 N大推力完全能满足导弹控制系统的要求。     

宇宙神5火箭故障调查结束

正联合发射联盟公司6月15日宣布结束了对宇宙神5火箭3月22日发射"天鹅座"货运飞船时出现的性能不足问题的调查工作。在那次发射中,火箭第一级提早约5秒关机,最终靠半人马座上面级将工作时间延长了约67秒才成功将飞船送入预定轨道。调查发现,故障出现在起飞后3分42秒,当时一级RD-180发动机混合比控制阀两侧的燃料压差出现意外变化,流入燃烧室的燃料流量减少,导致推进剂混合后呈富氧状态,造成一级性能下降。混合比控制阀用于     

关于增大导弹射程与提高精度的设想

提出通过改进导弹控制系统和缩短响应时间来增大导弹射程和提高精度的设想,以及缩短响应时间的方法;介绍了美国研制的快速响应三级燃气控制阀的基本原理.最后分析了对射流相互作用控制系统的工作原理.     

一种先进的推进剂控制阀

本文介绍一种先进的推进剂控制阀——柔性支撑双阀座电磁阀。按动力学特性对该阀门和通常使用的螺旋返回弹簧滑动导向电磁阀进行了比较,证明该阀门具有开关可靠性高、漏率低并能避免自污染等优点。文中还给出了液路系统中各串联节流孔压降公式。     

电磁气动阀四机集成设计

针对某空间飞行器对轨控发动机控制阀体积及重量的要求,统筹考虑气液路供应、4台发动机、氧化剂及燃料贮箱的安装要求,设计了新颖的电磁气动阀四机集成结构。经仿真分析及试验实测,结果表明:电磁气动阀四机集成结构具有设计巧妙、性能优良的特点。     

姿态运动的Rodrigues参数描述

详细介绍了刚体姿态运动的Rodrigues参数描述，指出了Rodrigues参数的许多新特性，定义了Rodrigues参数的乘法及相关的代数运算，给出了坐标变换的Rodrigues参数乘法描述，推导了Rodrigues参数描述的姿态运动学微分方程及逆运动方程，并给出了Rodrigues参数与其他常用姿态描述之间的转换公式。文中指出用Rodrigues参数描述姿态转动具有简洁、直观的优点，而且Rodrigues参数描述的微分方程结构简洁、无多余的约束，其计算效率优于当前广泛应用的四元数方法。文末介绍了Rodrigues参数在弹道导弹捷联姿态实时解算中的应用，基于Rodrigues参数的捷联姿态算法在计算精度、内存消耗上均优于目前弹上计算机使用的四元数递推算法，且计算量仅相当于后者的一半。     

一种遥测缓变参数自动判读的新方法

针对遥测参数中缓变参数的自动判读问题，提出一种基于历史数据统计特性的遥测缓变参数自动判读新方法。首先，设计了一种以参数目标数据时标为基准的时间间隔递推算法和线性插值方法，使历史数据与目标数据的时标得到有效统一。其次，基于方向和距离函数构造了双因子等价权函数，并利用抗差最小二乘估计算法得到了参数的估值和标准差。最后，根据参数的估值和标准差对目标数据进行统计分析，依据目标数据的概率分布判断参数是否存在异常，进而实现参数的自动判读。仿真校验结果表明，该方法能有效辨识缓变参数中的异常参数，且具有较强的抑制随机噪声和抗差自适应能力。与传统以人工为主的判读方式相比，该方法能有效提高遥测参数判读的效率和准确性。     

减压器开启过程内部流场的动态仿真和特性研究

针对自主研制的大流量气体减压器,以研究其开启过程内部流场的变化和动态特性为目的,建立了减压器工作过程的二维数学模型,采用动网格技术和流固耦合仿真技术,将气体的流动和活动组件的运动耦合起来,实现了减压器开启过程中内部流场的动态仿真。同时,通过对流场中不同位置参数的监测,进行了基于动态流场的开启过程动态特性研究。     

仿真技术在球阀特性研究中的应用

航天领域火箭发动机上的球阀性能要求高、工作条件恶劣,对球阀流场分布特性、流量系数特性和力矩特性的研究一直是关注的焦点,要得到较为精确的计算结果又节省大量试验经费,对球阀流场进行仿真研究是有效途径.以液体火箭发动机用球阀为例,建立了三维稳态仿真数学模型并进行仿真计算,然后与试验结果进行比较,验证了计算模型的正确性.     

膨胀循环液体火箭发动机推力调节阀仿真研究

根据某膨胀循环液体火箭发动机推力调节阀的结构及工作原理,通过理论分析建立了推力调节阀的数学模型,并利用AMEsim软件构建了推力调节阀的仿真计算模型,对其进行了仿真计算.计算了发动机额定工况、高工况和低工况参数下推力调节阀内部各压力及流量参数,并对推力室室压、调节阀出口压力和氢主文氏管入口压力变化引起的调节阀主阀流量变化趋势进行了计算分析,得到了调节阀内部各压力参数及流量的变化规律.     

燃气调压阀内流场三维数值模拟

采用有限体积法对燃气阀内流场进行三维冷气模拟和燃气模拟,并用冷气试验验证,表述了所研究阀门内流场的特点,得到入口压力与阀芯受力之间的线性关系;比较了3个不同弹性系数的弹性元件的入口压力与阀门质量流量,得到入口压力与阀门质量流量之间的二次曲线关系,小的弹性系数和低燃气温度使调压阀调压能力增强;分析了燃气模拟的结果,并与冷气模拟的结果进行了对比,提出对阀芯和阀座进行重点热防护的建议。     

气动薄膜调节阀控制系统工作过程的动态仿真

借鉴气体减压器动态仿真的有限体积模型发展了一种可仿真气动薄膜调节阀动态流场的有限体积模型,并结合简单的比例-积分-微分(PID)控制算法,发展了一种可仿真气动薄膜调节阀控制系统工作过程的动态仿真模型。采用此模型,运用模块化建模与仿真方法对气动薄膜调节阀控制液体火箭发动机贮箱压强的简化系统进行了动态工作过程仿真,比较了不同PID参数和初始参数设置情况下的控制品质。数学模型和建模方法显示出较好的有效性和通用性。     

工艺管路对节流阀性能参数影响的分析

以火箭发动机零部组件液流试验的挤压式系统为基础,分析和讨论了典型单流路试验系统和双流路试验系统对节流阀各项性能参数的影响,并提出了在目前技术改造项目中,设计自动化液流试验系统时关于节流阀的参数计算及选取原则。     

可编程控制器(PLC)在发动机冷调试验中的应用

为满足各型号发动机对冷调试验的设计要求,利用可编程控制器准确的时序控制,在水试状态下考核发动机流量调节器、换向阀、发生器燃料阀的工作协调性。验证调节器转级时发生器点火路和推力室点火路的充填特性,获得了流量调节器和换向阀的工作特性参数。为各型号发动机的深入研究提供了有效的依据。     

冲击式涡轮内部流动数值研究

利用商业计算流体力学软件Numeca对某冲击式涡轮在不同工况下的内流场进行了定常流动数值模拟,分析了涡轮的气动参数、流量及效率等的变化规律。分析表明,冲击式涡轮内部流场非常复杂,涡轮静子出口马赫数较高,相应的激波损失较大,从而涡轮转子的激波损失也较大,造成气流在靠近尾缘部分分离严重,这是冲击式涡轮追求低出口速度低反力度造成的。计算表明,模拟计算结果与试验结果较为吻合。     

超声速进气道喘振的机理研究

应用数值模拟方法对中心锥中心进气混压式进气道的喘振现象进行了研究。在数值计算的基础上,根据进气道出口截面每个网格点的压力、密度、速度等参数计算了进气道喘振过程中流量系数和总压恢复系数随时间的变化情况。同时给出了在喘振过程中激波振荡的振幅、频率、对应的波系图案。并根据进气道头部分离涡的发展情况以及进气道内通道中状态参数的变化情况对喘振产生的机理进行了分析,认为进气道头部分离涡对喘振的产生起关键的作用。