双喷管发动机

双喷管发动机象双喉部、双膨胀发动机一样,在先进的天地运输系统中得到验证。改进的航天飞机和全新火箭亦得益于这些先进的发动机。本文将对单燃料、双燃料以及双喷管发动机在设计方面所取得的进展作一总结。双喷管发动机的推进剂为:液氧/煤油/液氢、液氧/液丙烷/液氢、液氧/液甲烷/液氢、液氧/液氢/液氢、液氧/液甲烷/液甲烷、液氧/液丙烷/丙烷以及四氧化二氮/一甲基肼/液氢,发动机推力为889.6～2980.3kN。     

氢爆炸事故十四例

液氢作为火箭推进剂的燃料,在国际上早被广泛使用。美国航天飞机为主发动机提供动力的推进剂就是54m~3液氢和145m~3液氧。我国从60年代开始研制和使用液氢液氧发动机,长征三号运载火箭的第三级就使用了这种高能低温液氢液氧火箭发动机。氢的易燃易爆特性是其安全使用最主要的危险。国内外在其生产、贮存、使用、发射等过程中,都曾     

液氢系统的清洗、吹除和预冷

使用高能液氢做为运载火箭推进剂的优越性是无可置疑的。但由于许多人对液氢不熟悉,或套用常规可贮存推进剂的习惯“经验”以及不严格遵守液氢的操作规程,因而事故频频发生。它们轻者造成设备部分损坏,重者造成人身伤亡,或使整个运载火箭炸毁。在液氢的生产、试验、贮存,运输和运载火箭的发射过程中都出现过许多类似问题。据     

密闭容器漏热液氢饱和过程分析

结合在氢氧火箭发动机及箭体组件试验过程中遇到实际情况,提出了液氢介质在密闭容器内饱和过程状态变化的问题,该问题的分析结果可以用于试验过程的安全评估。首先利用质量和能量守恒方程,对密闭容器内氢介质的饱和状态过程建立了数学模型;根据模型的数学解析结果对饱和过程进行了定性分析,提出了临界充满率的概念,发现了饱和状态过程可以分成完全汽化、完全液化、中间饱和平衡等不同的过程。然后结合一个典型的液氢试验的工程实例,利用数学模型对饱和过程的状态参数进行了计算,计算结果与定性分析非常吻合。最后总结了密闭容器内液氢的饱和状态过程的规律,指出液氢充满率低时液氢可以完全汽化、充满率高时液氢可以膨胀至完全充满;同时指出,对于试验导管90%的充满率下,液氢将膨胀并充满试验腔,容易出现超压破坏风险。     

液氢加注管道设计研究

文章介绍了一种典型漏热工况下液氢加注管道内径的选择方法。选择合适内径的加注管道能够降低液氢的加注消耗量,降低试验成本。液氢加注消耗主要包括:预冷管道液氢消耗;克服流阻液氢消耗;热侵造成的液氢消耗。根据典型漏热工况的要求,进行了管道的绝热结构设计。上述方法已被应用于某型号试验容器加注管道的设计和加工,并通过实际运行,对其加注效率和预冷液氢消耗量进行了核实。     

液氢的蒸发损失和贮运容器的绝热

液氢液氧是目前能获得最大比推力的一组液体火箭推进剂。液氢作为火箭推进剂已日益得到普遍使用,因此,研制大型的液氢贮运设备就成为亟待解决的一项课题。液氢的温度很低(—253℃),容积气化热小(气化单位容积液氢的气化热是液氧的1/7.6,是液氮的1/4.9),为了减少蒸发损失,要     

发动机试验液氢流量测量不确定度评定

针对某型号液体火箭发动机试验,介绍了液氢低温流量测量系统组成及原理。根据液氢质量流量测量数学模型,分析影响液氢流量测量不确定度的主要压力对贮箱容积的影响因素,依据不确定度评定相关标准和方法,对各种影响因素进行分析,最终得出液氢质量流量扩展不确定度为±0.88%,满足发动机设计部门对液氢低温质量流量测量不确定度±1%的要求。     

氢爆炸事故十四例

液氢作为火箭推进剂的燃料，在国际上早被广泛使用。美国航天飞机为主发动机提供动力的推进剂就是５４ｍ３液氢和１４５ｍ３液氧。我国从６０年代开始研制和使用液氢液氧发动机，长征三号运载火箭的第三级就使用了这种高能低温液氢液氧火箭发动机。氢的易燃易爆特性是其安全使用最主要的危险。国内外在其生产、贮存、使用、发射等过程中，都曾发生过程度不同的爆炸事故。现将其中１４例事故汇集如下，其中大多数为美国航宇局发生的事故，每起事故只列出事故及其原因，为的是引以为训。１．液氢容器排气口爆燃事故：在一次用０．２５ＭＰａ表…     

消氢装置安全护航我国新一代液氢液氧运载火箭发射

低温推进剂液氢/液氧因能量高、比冲大、燃气清洁而在火箭领域具有广阔的应用前景[1].但在4％～8％体积分数的较低的氢气浓度下,液氢具有爆燃的危害,此时燃烧产生的压力波以亚音速传播[2];在氢气体积分数18.3％～59％情况下,可产生严重的以超音速传播的爆轰的危害[3-4],液氢的这种易燃、易爆和易渗漏等特性,给贮存、保...     

液氢/液氧的应用前景

本文介绍了液氢/液氧推进剂的问世过程及其在苏、美、欧洲、日本和中国的应用简况,并介绍了苏联采用液氢/液氧作推进剂的能源号火箭发动机的安装特点,以及这种推进剂的应用前景和优缺点。     

液氢温区直接节流制冷新流程热力学分析

低温制冷机是液氢长期在轨零蒸发贮存的关键技术之一.节流制冷机无低温运动部件,具备系统简单和可连续制冷等优点.本文提出了液氢温区直接节流制冷新流程,拟采用回热式制冷机或者液氢储罐排气冷量为其提供32 K以下的预冷量,有潜力实现快速降温和高效制冷.采用热力学方法对于给定液氢温区10 W的制冷量要求,以等温压缩功为优化目标对...     

日本H系列火箭低温级的研制

目前航天推进系统所用的推进剂中,液氧和液氢推进剂组合的性能最高。因此,为了提高运载能力,目前很多运载火箭都有一级使用液氧/液氢作为推进剂。日本宇宙开发事业团(NASDA)从1972年开始进行液氧/液氢推进系统的研究工作。1986年,H-1火箭的首次飞行获得成功。该火箭的第二级采用了液氧/液氢推进系统,到1992年2月计划结束为止,9次发射全部获得成功。     

高速涡轮泵的箔片轴承技术

低温箔片轴承技术已经在液氧和液氢涡轮泵中得到了使用。低温箔片轴承提高了涡轮泵的可靠性并降低了费用。液氢和液氧涡轮泵箔片轴承的主要技术已经由 NASA 路易斯研究中心、马歇尔飞行中心和麦道公司进行了试验验证。箔片轴承在液压和液氢中以高的负荷量和宽的转子动态范围内进行了100多次起动/停车试验,总试验时间有好几个小时,箔片轴承液氢涡轮泵和箔片轴承液氧涡轮泵都已进行了验证试验。他们的试验结果表明:箔片轴承稳定性好,可靠性高,可调节范围宽,需要的冷却流量小,箔片轴承涡轮泵可靠性高,而且费用低。     

美国肯尼迪航天中心39A、39B发射场的液氢液氧加注管道

美国肯尼迪航天中心39A、39B发射场液氢液氧加注管道是用来向土星V运载火箭加注液氢和液氧推进剂的。这些管道的主要技术特性如下;39B发射场的10英寸液氢真空多层绝热管道:20层真空多层绝热,反射屏为0.00025英寸单面喷铝聚酯薄膜;每节管段长45英尺,其真空夹层容积约为254升;夹层中装有活     

光纤漏氢检测系统

目前,国外大型液体火箭发动机多采用液氢和液氧作为推进剂,这主要是因为液氢液氧的比冲高,也有利于环境保护。但是液氢是极危险的易燃、易爆物,因此,对液氢泄漏的准确检测一直是航天界所关注的研究课题。美国智能光学系统有限公司(IOS)与波音公司一起共同开发了世界上第一个光纤氢泄漏检测系统。该系统利用多点光纤传感器系统,解决了运载火箭内部及外部氢泄漏的实时检测问题。系统由低成本光源、作为传输介质的标准通信级光纤及易于制造的带有温度敏感指示器的光子管(optrode)组成。通过用光电子传感器代替电化学技术,系统具有下述优点:第…     

液氢/液氧火箭发动机尾焰流场特性仿真研究

为研究液氢/液氧发动机燃烧尾焰射流流动特点,采用耦合了Realizable k-ε湍流模型、液氢/液氧单步化学反应的N-S方程,化学反应速率采用湍流脉动机制和Arrhenius机制控制,运用PISO算法对液氢/液氧火箭发动机在地面发射阶段的燃烧尾焰射流流场进行了一体化仿真计算,得到了液氢/液氧发动机燃烧尾焰射流近场激波系结构,并与理论分析结果进行对比,证明了算法的有效性和正确性。分析了燃烧尾焰压力场的动态形成过程,捕捉到尾焰半球形冲击波的发展过程,并认为冲击波为正激波且进行匀速传播。获得了尾焰流场各项参数的分布情况,为开展燃烧尾焰射流的辐射计算提供数据基础。     

多级液氢泵级间导叶的设计与改进

采用径向导叶的液氢泵的试验结果表明，导叶损失大，导致液氢泵效率低。提出了一种液氢泵流道式导叶的设计方法，并针对某液氧泵设计了级间导叶，试验结果表明，设计方法合理，降低了级间导叶的损失，提高了液氧泵的效率。     

估算液氧-液氢爆炸当量的比例定律

液氧-液氢推进剂在混合爆炸时的 TNT 当量,通常在静态试车台上取流动推进剂重量的0.6倍。本文提出一种新的估算液氧-液氢推进剂爆炸当量的方法,即该推进剂的 TNT 当量平均值与推进剂重量的2/3次方成正比,而其最大的 TNT 当量近似于推进剂重量的2/3次方的4倍。     

日本H-1火箭研制现状

H-1是日本1985～1995年主要使用的运载火箭,目前正在进行研制。这种火箭具有发射500公斤以上同步定点卫星的能力。第二级采用液氧、液氢推进系统和惯性制导方式。就火箭布局来说,考虑了数种方案。1977年进行方案设计、搜集资料并对各候选火箭进行比较,同时对火箭各分系统明确地提出了基本要求。根据上述研究结果,宇宙开发委员会预计在1978年上半年,选定一种候选火箭方案。主要研究项目——液氧·液氢推进系统、惯性制导装置和固体火箭发动机等,航空宇宙技术研究所及东京大学宇宙航空研究所正在联合进行研制。对于液氧·液氢发动机,正在进     

发射场液氢泄漏扩散计算及危险性分析

航天发射场液氢泄漏的计算分析是一个比较复杂的问题,它涉及到流体的传热、传质,泄漏过程中的质量守恒、能量守恒以及组分守恒等问题。通过简化的发射场储罐的液氢的泄漏扩散模型,着重分析了泄漏压力、泄漏口大小和位置对于泄漏过程的影响规律。通过模拟发现液氢的泄漏速度随着泄漏口压力增大而增大,但是当泄漏口流量系数不变时,泄漏速度与泄漏口的大小无关。完全气化距离和完全气化时间都与泄漏压力和泄漏口大小呈正相关。同时使用TNO多能法,结合相变计算公式,对案例进行变压力及变泄漏口直径下的危害评估。结果发现,当泄漏出的蒸气云的体积小于受限空间体积时,泄漏口压力越大,泄漏口越大,液氢的泄漏量也越大,从而蒸气云爆炸的危害越大。