脉冲爆震火箭发动机关键技术和样机研究

通过对脉冲爆震火箭发动机(Pu lse D etonation R ocket Eng ine,PDRE)气动阀,气动阀和雾化喷嘴一体化设计,进行改善燃油蒸发、掺混,改善点火性能,强化燃烧等关键技术的研究,研制一台内径58 mm,长1 300 mm的PDRE原型样机。试验表明,该PDRE样机能产生稳定的间歇爆震波。根据混气充填速度的不同,以汽油/空气为推进剂的PDRE工作频率可以在25~40 H z内变化。试验对汽油/氧气为推进剂的PDRE进行研究,其工作频率可达10 H z。     

某火箭发动机故障检测及诊断算法设计分析

针对某型号液体火箭发动机故障检测及诊断软件存在瞬态段（起动段、关机段）故障检测功能缺失、故障诊断无法给出故障量大小的问题,在原软件故障诊断算法——余弦相似度分类的基础上,通过引入故障因子定量给出故障量大小,实现发动机故障诊断的定性定量分析。同时,采用基于统计学基础的包络线算法,通过Python语言对发动机瞬态段故障检测算法进行设计开发,使原软件实现发动机瞬态段故障检测功能。通过仿真试车数据对软件算法进行验证,结果表明优化后的故障诊断功能可实现故障量大小计算,基于包络线算法开发的故障检测功能提高了发动机故障检测效率。     

发动机三喷管流场和红外辐射特征数值研究

对火箭发动机三喷管喷流场和红外辐射特性进行了数值模拟,得到了三股燃气射流在射流起始段互相作用而产生的复杂流场特征。当射流喷出后,由于压力高于背压,气流发生膨胀,射流边界向内收缩,同时会产生压缩波以抑制因压力降低而产生过膨胀现象的出现;压缩波扩展并增强为激波,随下游距离增加,膨胀波及压缩波区的尺寸和波强不断削弱。一旦射流发展至下游26倍助推级发动机排气喷管直径处,三股射流将合并成为一股射流而继续发展。三喷管排气喷流的红外辐射强度空间分布与单喷管喷流的红外辐射空间分布基本一致,但三喷管的排气喷流和内腔的总体红外辐射在水平面和铅垂面上的空间分布存在显著的差异。     

旋转阀式脉冲爆震发动机非稳态进气过程数值模拟

利用动态网格技术对旋转阀式脉冲爆震发动机非稳态进气过程进行了数值模拟,获得了旋转阀关闭过程中爆震管内的流动特性及扰流器对流动特性的影响规律.结果表明:旋转阀关闭过程中在其后的爆震管内产生回流区,随着关闭区域的增大回流区长度增大,但不会超过3倍的管径.安装了扰流器后,回流区被局限在旋转阀与第一个扰流片之间.在旋转阀关闭过程中第二片扰流器后气流湍流扰动强度与分布规律没有受到太大的影响,旋转阀完全关闭后,爆震管内的强湍流迅速衰减,且整个爆震管内的湍流强度趋于一致.     

发动机喷流对飞机阻力伞性能的影响

飞机阻力伞工作过程中,往往飞机发动机仍未停机,高速发动机喷流会对阻力伞流场产生影响,进而影响阻力伞的工作性能。针对发动机喷流对阻力伞的影响,本文采用流固耦合方法对不同喷流速度下的阻力伞动态开伞过程进行数值仿真,分析了不同喷流速度对阻力伞阻力特性、阻力伞稳定性以及流场特性的影响。研究发现,发动机喷流会使阻力伞前的气流速度变大,从而导致阻力伞动载峰值变大,充满状态的稳态载荷变大,动载峰值出现时刻前移。在本文计算工况下,当发动机喷流速度为250 m/s时,阻力伞充满状态稳态载荷增加21%;当喷流速度为350 m/s时,阻力伞充满状态稳态载荷增加51%;当喷流速度为500 m/s时,阻力伞充满状态稳态载荷增加79%。同时,发动机喷流会使得伞衣内侧下方的压力偏大,导致伞衣压力分布不对称,从而使得阻力伞发生上下摆动,且喷流速度越大,阻力伞摆动振幅越大,阻力伞稳定性越差。     

车用柴油机冷EGR系统的设计与试验

为了降低车用柴油机NOx的排放量,设计了一套柴油机的冷EGR系统,通过对再循环的废气进行精确冷却来降低NOx的排放量.该系统可以通过控制电动水泵的转速来调节EGR冷却器冷却水的循环量,确保不同工况下EGR的最佳冷却温度范围.对冷EGR系统的主要部件文丘里管和EGR冷却器等主要部件进行了设计计算,并对冷EGR系统的电控单元ECU进行了设计.将该冷EGR系统在R4105T型柴油机试验台架上进行了试验.结果表明:与热EGR系统相比,在各种工况下冷EGR系统可以有效地降低NOx的排放量,且使得柴油机的燃油消耗率也有所降低.     

基于虚拟仪器技术的发动机网络化试车测试系统设计

介绍虚拟仪器技术在发动机试车过程中的具体应用,以LabVIEW软件为平台实现信号的采集、分析、处理和显示。该系统通过网络实现数据共享,各个上位机根据自己的需要获取不同的数据,然后通过软件处理,实现对发动机试车过程的实时监控。     

航空发动机燃气发生器转子不平衡响应分析及试验研究

针对航空发动机燃气发生器转子稳态不平衡响应开展理论和试验研究.建立了燃气发生器转子的有限元分析模型,运用转子动力学分析软件SAMCEF/ROTOR对转子在三组不平衡量状态下的稳态不平衡响应进行了计算,并在高速旋转试验器上实测了燃气发生器转子的稳态不平衡响应,揭示了稳态不平衡响应随组合不平衡量的变化规律,研究成果对确定燃...     

气动阀门结构煤油/空气脉冲爆震发动机试验

以煤油为燃料、空气为氧化剂,采用气动阀门结构进气,组合结构障碍物强化燃烧和双半V型障碍物加强激波反射,在内径100 mm,长为1 340 mm的爆震管内进行大量的爆震试验,实现工作频率58.8 Hz协调工作.研究爆震室内主要部件在不同工作阶段的功能,并分析主要部件的工作机理,分析了煤油/空气两相可燃混气形成过程,研究煤油/空气脉冲爆震发动机爆震波特性,获得煤油/空气脉冲爆震发动机协调工作关键技术.研究结果为煤油/空气脉冲爆震发动机原理样机设计提供了理论基础.     

断裂力学在推进剂贮箱安全评定中的应用

介绍了断裂力学在火箭推进剂贮箱安全评定中的应用。首先对贮箱进行了应力分析。然后,通过对贮箱结构的合理简化,将线弹簧模型应用到其中未穿透裂纹应力强度因子的求解。最后,介绍了一种断裂韧性的测试方法。数值和试验结果表明,方法是简便可靠的。     

防雹火箭整体尾翼结构研究

提出防雹火箭尾翼整体注塑成型新技术。介绍整体尾翼的结构设计和应用效果检验。这种新的整体尾翼成型技术，可以大幅度降低尾翼制造成本，在其它民用火箭及小型野战火箭研制中具有推广价值。     

Analysis and Calibration of Internal Flow Force of EjectorPowered Engine Simulator System in Wind Tunnels

The ejector-powered engine simulator(EPES)system is an important piece of equipment in conducting an influence test of the intake and jet flow in low-speed wind tunnels. In this work,through the analysis of the structure and principle of EPES,three parts of the internal flow force were obtained,namely,the additional resistance before the inlet,the internal flow force in the inlet and the thrust produced by the ejector. On the assumption of one -dimensional isentropic adiabatic flow,the theoretical formulae for calculating the forces were derived according to the measured total pressure,static pressure and total temperature of the internal flow section. Subsequently,a calibration tank was used to calibrate the EPES system. On the basis of the characteristics of the EPES system,the process and method of its calibration were designed in detail,and the model installation interface of the calibration tank was reformed. By applying this method,the repeatability accuracy of the inlet flow rate calibration coefficient was less than0.05%,whereas that of the exhaust flow rate and velocity was less than 0.1%. Upon the application of the calibration coefficients to the correction of the wind tunnel experiment data,the results showed good agreement with the numerical simulation results in terms of regularity and magnitude before stall,which validates the reasonableness and feasibility of the calibration method. Analysis of the calibration data also demonstrated the consistency in the variation law and trend between the theoretical calculation and actual measurement of internal flow force,further reflecting the rationality and feasibility of the theoretical calculation. Nevertheless,the numerical difference was large and further widened with a higher ejection flow rate mainly because of the accuracy of flow measurement and the inhomogeneity of internal flow. The thrust deflection angle of EPES is an important factor in correcting this issue. In particular,the thrust deflection angle becomes larger with small ejection flow and becomes smaller with an increase in flow rate,essentially exhibiting a general change of less than 10°.     

一个非常规前体机身的流动显示研究

描述了有类似Ｅｒｉｃｋｓｏｎ前体的非常规机身的初步流动显示研究结果,包括测力、表面油流和激光片光流动显示结果和用层流Ｎ－Ｓ方程进行数值模拟的结果。计算和试验的参数范围：α＝０°～５０°,β＝０°～２０°,虽然计算与试验所用的外形在后部有一些不同,但是两者在涡的位置方面显示了良好的一致性。同时研究也表明,大攻角的流动特性可以通过改变机身前体形状进行控制。通过研究还表明,这类前体在改善大攻角横侧方向安定性方面具有很大的潜力。     

盒形件超塑成形过程中材料流动规律的数值模拟与实验

利用有限元软件MSC.Marc2010对钛合金盒形件超塑成形过程进行了有限元模拟,控制目标应变速率,得到优化的压力-时间曲线,并据此进行实验研究,沿实验曲线分别加载至6个不同的标定压力值(分别为0.5,1.0,1.5,2.0,2.3和2.5MPa)得到成形过程中的零件。测量6个实验零件的外形轮廓和厚度,并分别与相对应的模拟结果进行对比,验证实验与模拟的一致性,并分析整个成形过程中的材料流动规律,得出在自由胀形、底部贴模、充填圆角3阶段盒形件不同区域的应力、应变和变薄率分布,为复杂零件的超塑成形工艺的制定奠定了一定的理论基础。     

舰船模型后甲板流场特性研究

针对车载舰模后甲板流场测量，开发了一种三丝热线探头，测量出三维流场速度和方向。试验是在汽车载着舰船模型沿机场跑道直线行驶下进行的，通过改变模型与车身轴线的夹角β，以满足试验时不同合成风向的要求。结果表明，模型甲板前沿流动分离形成一定的＂死水区＂，流场十分复杂。车载规模试验在国内尚属首例，它为热线技术在外场测试的发展积累了一些经验。文中还阐述了三丝热线探头研制、工作原理、处理方法、外场数据测量及舰船模型后甲板流场测量结果分析等。     

整体构件周向叶片电解加工流场设计及实验

针对整体构件周向叶片的特点与加工难点,设计了带有内置绝缘腔的电解套型加工工具阴极,建立了两种进液方式的流场三维模型,采用有限元法对两种进液方式的流场进行仿真计算。计算结果表明由绝缘腔的叶盆叶背两侧进液并对出液口进行优化的流场方式较好,电解液流速较高且流场较均匀。使用根据有限元仿真结果设计的阴极开展实验,结果表明实验与流场仿真结果相符,采用优化流场模型的加工过程流场稳定,加工效率较高。     

涡轴发动机燃烧室头部流场试验研究

对涡轴发动机短环直流燃烧室进行了突扩区和火焰筒头部间流场试验研究。采用ＬＤＶ多谱勒激光测速仪测量了燃烧室头部的时均速度场和各测量点的紊流强度，并绘制了流谱。通过对七种不同结构方案扩压器进行试验，研究了几何参数和前置扩压器出口气动参数变化对突扩区和火焰筒头部间速度场以及各点紊流强度、旋涡位置与大小的影响。通过流场分析找出各参数对燃烧室性能影响的规律。本试验结果可为涡轴燃烧室的优化设计提供可靠的有应用价值的试验依据。     

夫兰克—赫兹实验中影响曲线形状的因素分析

夫兰克－赫兹实验是近代物理的实验之一，对物理学有深远影响。本文介绍在夫兰克－赫兹实验中影响IA－UGK曲线的几种重要因素，得出了这些因素变化时的实验曲线变化规律，详细分析了原因，并总结出为减小测量误差应选择的实验参数的范围。     

超音尾喷流流场的自动测试系统

提出一套用于对超音速尾喷流场进行全自动测试与控制的系统。在系统中采用软件模拟硬件的独特方法，自行设计的由步进电机驱动的三维坐标架，能平滑无停滞地在流场中作三维往复移动，精确定位并实现数据自动采集。实验结果表明，系统工作性能稳定可靠，数据传送率达500Kbit/s，较常用的A／D板相比，其精度大大提高，并可有效地节省试验费用。     

带喷流扰流片的火箭发动机推力特性分析

采用试验结合数值仿真手段,研究了位于火箭发动机拉瓦尔喷管出口处单片喷流扰流片相对喷管出口径向位置的变化对发动机轴向力和侧向力的影响。研究结果表明：随着喷管出口面积堵塞比的增加,发动机侧向力增大,轴向推力损失增加;发动机轴向推力损失约为侧向力的30%到50%。仿真分析表明：喷流扰流片在发动机喷管扩张段内造成超声速燃气的激波与边界层相互作用,喷管扩张段内壁面形成的非对称压力分布是发动机侧向力产生的基础;喷流扰流片造成的燃气激波和粘性损失是发动机轴向推力损失的根源。