试验台冷却水系统水击压力仿真研究

液体火箭发动机试验台冷却水供应管路具有长度长、管径大的特点.发动机试验过程中,由于阀门动作过快所产生的水击压力会对试验台冷却水供应系统的安全可靠运行产生严重影响.针对该问题,借助系统流动特性瞬态仿真软件,建立了某试验台冷却水供应系统水击压力仿真平台.通过特征线法对系统内水击压力的变化情况进行了仿真计算,并将仿真结果与放水试验时的实测值进行了对比分析,验证了所建立模型的计算准确性并分析了误差产生的主要原因.在此基础上,分析了关阀策略及管路配置对系统内水击压力的影响,提出了优化阀门动作顺序及开启手动旁通阀2种降低试验台冷却水系统水击压力的方法.仿真结果显示,通过采用以上2种方法能够有效降低水击压力峰值,同时增大其衰减速率.     

双组元离心式喷注器10 N发动机偏工况试验

根据国内外同类发动机研制经验,双组元10 N发动机在入口压力为0.8~2.2 MPa范围内,入口压力偏差会使发动机真空比冲、燃气温度等性能产生较大变化。为了获得双组元离心式喷注器10 N发动机在落压推进系统要求的入口压力范围内性能,通过采用小流量喷雾试验台和42 km高模试验台,对偏工况条件下的冷态性能及热试性能进行试验研究。试验结果表明:该发动机额定入口压力1.58 MPa时真空比冲为2881 N·s/kg;当入口压力在0.6~2.5 MPa变化时,对应真空推力从4.7 N增加到14 N,落压比为3;入口压力0.6 MPa时真空比冲为2600 N·s/kg,入口压力2.5 MPa时真空比冲为2956 N·s/kg;入口压力在0.6~2.5 MPa试验范围内,发动机燃烧室壁温均低于材料许用温度,表明发动机热设计优良,可满足双组元落压推进系统对姿控发动机的性能需求。     

入口压力对汽蚀管流阻系数测量的影响

汽蚀管流阻系数测量值是液体火箭发动机性能计算和调整的直接依据。针对液流试验中某些汽蚀管入口压力无法加压至额定值的问题,建立了流阻系数分析模型,研究了汽蚀管入口压力对流阻系数测量的影响,得出了流阻系数随入口压力变化的关系式及入口压力对流阻系数影响的修正公式,并对测量流阻系数的五级压力试验方法进行了评估。结果表明:入口压力增大,喉部等效流通面积减小,流阻系数增大;流阻系数随入口压力倒数的减小近似线性增大;额定入口压力两侧对称压力下的流阻系数偏差不同,压力减小引起的流阻系数偏差大于压力增大引起的偏差;五级流量法测定的流阻系数偏小,选取五级入口压力应尽量靠近额定入口压力或不对称选取;当试验入口压力均低于额定入口压力时,采用修正方法修正流阻系数测量值,可有效减小其偏差。     

可贮存推进剂火箭增压气体与泵入口压力关系研究

根据氦气和氮气在可贮存推进剂中的溶解度与发动机泵入口压力关系，以及对美国上面级火箭“阿金纳”增压系统的分析，计算和研究，对我国可贮存推进剂上面级火箭的发动机泵入口压力要求和增压输送系统进行分析和研究，认为采用氦气增压，我国可贮存推进剂上面级火箭发动机氧化剂泵入口压力要求可以大幅度地降低，较大地提高火箭的运载能力，并提出相应的改进建议。     

液氢加注系统的非稳态过程数值计算

基于气液两相流动的均相模型对液氢加注系统的非稳态过程进行了数值计算，控制方程采用均相流模型方程组，考虑了周围环境的热量传递。采用控制容积法建立离散方程的隐式差分格式。针对低温液氢不同的入口压力、出口压力、入口温度等工况进行了计算，分析讨论水平管路中低温液氢填充过程时压力、温度、流量、含气率在空间及时间上的变化。计算结果表明在管路填充的临近入口点压力、流量随时间脉动的幅值最大，甚至比入口的压力高1．5-2倍。为了提高低温介质的通过率，减小低温介质的气化率，应尽量提高低温介质的入口压力、减小出口压力、降低入口温度和管壁温度，并尽可能增强管壁的绝热保护措施。     

一种新的运载火箭上面级和航天器轻型增压系统

为减小运载火箭上面级和航天器增压系统的体积和质量，设计了一种新的轻型主、副两路定压力值控制增压系统。该系统可最大限度利用气瓶内气体，具有冗余增压结构，提高了系统可靠性，并设置气动隔离活门。适于多次启动飞行，且结构简单。有关的测试和飞行试验结果表明，所设计的增压系统主、副路工作协调，反应迅速，性能稳定可靠。     

基于专家控制系统的发动机入口压力闭环控制方案

液体火箭发动机在地面试验过程中,试车台推进剂供应系统必须保证发动机的入口压力在任务要求的范围内,而目前采用压力继电器控制进气电磁阀来调节入口压力,这种方式调节精度低,响应滞后。根据试车台增压系统的特点和增压系统开环控制数年所积累的经验,提出基于专家控制思想和以孔板矩阵作为执行机构的压力闭环控制方案。该控制方法无需精确的数学模型,又能按照设定的精度智能调节增压孔板矩阵,使发动机入口压力自动跟随设定值而变化。     

超高压冷气推进系统压力调节模块性能仿真研究

以超高压冷气推进系统为研究背景,针对压力调节模块进行数值模拟研究。通过建立调压模块的流固耦合动力学数学模型,将其工作过程定义为填充、开机和关机三个阶段,得到了不同阶段的调压特性,以及节流孔直径和入口压力对压力调节模块不同阶段的影响规律。仿真结果表明:在不同的工作阶段,节流孔直径和入口压力的增加都使得稳压腔内压力升高,只是达到稳定的时间不同,同时阀芯位移变化也表现出一定的规律性,这都为压力调节模块的设计提供一定参考。     

潜入式喷管对燃烧室中压力振荡的影响

燃烧室中压力振荡可能会造成发动机及飞行器的不稳定工作。喷管作为发动机主要部件之一,对压力振荡存在着重要影响。文中主要研究了潜入式喷管所引入的空腔体积及其入口形状对燃烧室中压力振荡的影响,发现空腔对压力振荡的振幅和频率均具有调节作用,也验证了潜入式喷管的空腔体积与压力振荡幅值之间的近似线性关系。与潜入式喷管空腔的入口形状相比,空腔体积对压力振幅的影响较大。结论可为大型固体火箭发动机潜入式喷管的设计提供参考。     

减压器启动冲击解决方案

为消除运载火箭上面级高压贮气增压系统启动过程中对减压器的冲击,提出在减压器前增设限流阀的简易方案。基于减压器启动冲击形成机理,给出了限流阀的设计和结构。结果表明：增加限流阀后,减压器入口压力建立时间推迟,出口压力降低,启动冲击被有效抑制,且稳态工作时限流阀的前后压力基本相同,减压器正常工作不受影响。     

高压液氧供应系统管路设计

高压液氧供应系统是我国压力最高的挤压式液体火箭发动机试验台的关键分系统。在系统设计过程中，通过合理布置管路，设计专用固定支架，采用自然补偿和堆积绝热技术，解决了高压低温推进剂系统管路设计中的难题。该系统顺利通过气密性检查和调试，经多次热试车考核，系统稳定可靠，满足设计要求。     

提高试车台配气系统减压器工作可靠性的措施

试车台贮箱增压时,为了确保减压器的稳定性和可靠性,根据减压器工作原理和特性采取了减压器大、小流量试验、低入口压力稳定性试验、并联试验以及并联使用动态试验,减压器关键元件之一的膜片工作时间确定试验等,有效避免增压系统单点失效模式发生,提高增压系统增压能力.通过试验及采取适当措施,更好的保证了减压器工作的稳定性和可靠性.     

液氧/煤油发动机试验控制系统软件架构与设计

论述了液氧/煤油发动机试验控制系统软件的架构和设计。该系统硬件采用基于PXI总线、模块化仪器的上下位机架构,软件上位机采用WINDOWS 2000操作系统、Lab-VIEW DSC和LabVIEW RT多线程优先级可视化编程环境,下位机采用Embedded LabVIEWRT模块,上下位机通过Ethernet和DataSocket实现连接和通讯。通过系统软件结构和程序模块设计,实现了发动机各种状态控制、试验过程信号实时检测及动态工艺流程显示等功能,系统具有高可靠性、高实时性、可视性、可操作性、可维护性和安全性等质量特性。     

尖楔前体飞行器FADS系统驻点压力对神经网络算法精度的影响

针对尖楔前体（类乘波体）飞行器用嵌入式大气数据传感（FADS）系统存在建模困难及解算模型精度低的问题,首先采用BP神经网络建模代替传统的FADS系统空气动力学建模的方法,建立含有双隐含层的四层神经网络模型,然后通过合理选择网络结构参数及训练验证,对FADS系统的攻角进行解算,最后对驻点压力对算法精度的影响进行研究。结果表明,本文建立的含有双隐含层的四层神经网络模型精度较高,攻角测试误差小于 0.25°; 驻点压力是否作为输入参数对FADS系统神经网络算法求解精度影响较大,攻角测试误差相差达0.1°。在飞行器前缘半径允许的情况下,应尽量得到驻点压力用于解算攻角,提高解算精度。     

液体火箭发动机声振环境试验及统计能量分析研究

对试车台上某型液体火箭发动机单机试车时发动机产生的喷流噪声和发动机上方目标声场进行了多次测量,并基于统计能量分析方法建立了该箭体-火箭发动机系统的声振分析模型,以试验和计算相结合的方法对有效载荷舱目标声场进行仿真计算,并和试车台上目标声场测试结果进行了对比分析,两者具有较好的一致性,表明该分析方法在中高频进行结构声振预示的可行性。     

动力系统试验吹除系统调试问题分析

新一代运载火箭动力系统试验台首次承担某型号动力系统试验任务,在发动机燃料头腔（燃气腔）吹除调试过程中发现吹除压力偏低,难以满足试验要求.介绍了吹除系统组成及利用孔板模拟发动机吹除路背压的调试方案,分析了引起吹除路压力偏低可能原因是孔板模拟的额定吹除流量或供气管路的阻力系数偏大.因此,通过模拟孔板流量系数标定和管路流阻特性计算,最终确定供气管路阻力系数偏大是引起吹除压力值偏低的主要影响因素,并通过制定加大供气管路内径、减少系统阀门数量等针对性改进措施,优化了地面配气工艺系统.经试验验证：吹除压力偏低的原因分析是正确性的,采取改进措施后供气管路的流阻损失降低了47％.同时确定了试前气源的容积及充气压力,保证了试验的顺利进行.     

A ballistic-pendulum test stand to characterize small cold-gas thruster nozzles

This paper deals with the design, development and experimentation of a new test stand for the accurate and precise characterization of small cold-gas nozzles having thrust of the order of 0.1 N and specific impulse of the order of 10 s. As part of the presented research, a new cold-gas supersonic nozzle was designed and developed based on the quasi one-dimensional theory. The test stand is based on the ballistic-pendulum principle: in particular, it consists of a suspended gondola hosting the propulsion system and the sample nozzle. The propulsion system consists of an air tank, pressure regulator, solenoid valve, battery and digital timer to command the valve. The gondola is equipped with a fin, immersed in water, to provide torsional and lateral oscillation damping. A laser sensor measures the displacement of the gondola. The developed test stand was calibrated by using a mathematical model based on the inelastic collision theory. The obtained accuracy was of ～1%. Sample experimental results are reported regarding the comparison of the new supersonic nozzle with a commercially available subsonic nozzle. The obtained measurements of thrust, mass flow rate and specific impulse are precise to a level of ～3%. The broad goal of the presented research was to contribute to an upgraded design of a spacecraft simulator used for laboratory validation of guidance, navigation and control algorithms for autonomous docking manoeuvres.     

液体火箭发动机接力试验技术

在一项特殊要求、非例常的试验中,需发动机进行接力试车：在同一次试车中前后两个阶段分别使用两个不同厂家的氧化剂,在进行氧化剂切换时,发动机连续工作,即进行接力试车。为此,在原试车台试验系统的基础上,进行了必要的技术改造,建立了试车台发动机接力试车氧化剂试验系统。经热试车验证,改造后的系统工作安全可靠,满足发动机接力试验要求。     

固体火箭发动机地面试验测量系统研究

针对固体火箭发动机地面试验,基于柔性试验架建立试验设备,应用虚拟仪器技术搭建通用测量硬件平台,使用LabVIEW7.1开发了一套包含参数控制、参数标定、数据测量、数据处理在内的发动机地面试验通用测量软件,从而建立了发动机测量系统.该测量系统可同步监测整个固体火箭发动机工作过程,能够满足发动机地面试车性能检测高精度要求,具有快速反映整个试车过程的能力和节省数据处理时间等优点.     

航天器推力器测试台高速实时数据采集系统的设计与实现

为了满足航天器卫星推力器真空热试车工程背景的需要,在VC++环境下利用多线程技术设计航天器推力器试验台高速数据采集系统,本文详细的研究了设计中的关键性技术及解决方案,试验验证该方案是可行的,并有一定的通用性。