运载火箭气氧/煤油姿控发动机技术研究

为实现空间推进系统的无毒、无污染、低成本、高性能和高可靠性,在国内首次研制了运载火箭辅助动力系统气氧/煤油发动机。以推力150 N的气氧/煤油发动机为研究对象,给出了点火、喷注器及身部冷却、阀门等的设计方案。介绍了研制中突破的小姿控发动机电脉冲点火器、气/液组合的有效混合、发动机稳态工作时的烧蚀,以及高空真空点火等关键技术。计算了气液两相流稳态燃烧流场并进行了氧化剂路气流试验。地面热试车和高空模拟热试车的结果表明,电脉冲点火器可实现发动机的可靠点火,采用同轴离心式内混合喷注、铌合金液膜辐射冷却方案的该气氧/煤油发动机真空比冲可达2 800 N.s/kg,脉冲工作大于3 000次,但真空中发动机的冷却仍需进一步研究。     

气氧/煤油发动机电点火技术研究

根据姿控发动机小结构、多脉冲、快响应的工作特点,研制了国内创新的150 N姿控发动机电脉冲点火技术,为无毒、无污染、高性能、低成本的气氧/煤油非自燃推进剂发动机奠定了基础。给出了航天电脉冲点火器的参数、设计方案和工作原理。地面和模拟真空环境热试车结果表明,气氧/煤油发动机采用电脉冲点火技术方案可行,地面及高空环境中均能可靠点火。150 N气氧/煤油发动机真空比冲可达2 800 N.s/kg,脉冲工作次数大于3 000次,并有较强的脉冲工作潜力。电磁兼容性试验显示,电脉冲点火发动机与箭上控制系统具有较好的电磁兼容性。     

某型火箭发动机起动过程实时故障检测算法研究

以某型火箭发动机为研究对象,针对其起动工作过程,利用Matlab和LabWin-dows/CVI等编程语言,结合神经网络理论,开发了其起动工作过程的实时故障检测算法。使用了多次试车数据进行离线检验,结果证明该算法能够及时、有效地检测出该型火箭发动机起动过程的已有故障,并能够满足实时性的要求,没有出现误报警和漏报警。     

脉冲等离子体推力器的设计评估仿真

运用磁流体动力学(Magnetohydrodynamic,MHD)的方法,对脉冲等离子体推力器推力室工作过程开展三维双温MHD数值仿真,并对推力室的工作机理进行了分析研究。通过该模型计算得到的推进剂烧蚀质量和原冲量与实验结果相符,同时对不同初始电压、电容、电极长度及推进剂高宽比下的情况进行了评估,为推力器设计提供指导依据。结果显示,高放电能量、长电极长度及大高宽比对推力器的性能都有一定提升,但这种提升是有限的,在进行推力器设计时,这些因素应进行综合考虑。     

液体火箭发动机基于主要目标的减损与延寿控制方法

首先通过构造目标函数、提取约束条件与问题解的分析,对液体火箭发动机减损与延寿控制技术的优化问题进行了数学描述,然后以某大型液氧/煤油火箭发动机为对象,考虑其涡轮叶片为关键部件,研究了发动机起动过程减损控制律综合分析的主要目标法,并在不同的约束条件下,对实现不同意义下的减损控制进行了仿真计算.结果表明该方法可行且有效,能够有效实现系统性能与关键部件损伤间的权衡并实现预期的减损目标,结果为工程中液体火箭发动机的改进和优化设计提供了重要的参考价值.      

空间管件弯扭组合加载成形及回弹规律研究

基于弹塑性力学理论和有限元数值模拟技术,构建空间管件定心弯扭组合加载成形工艺的数值模拟模型。研究弯扭组合条件下空间管件的成形规律、成形过程中工艺参数随固定模离心率e的变化规律,以及夹钳扭转角速度一定时固定模离心率e和成形轴线挠率修正因子?之间的非线性关系。研究发现以下规律:(1)在空间管件定心弯扭组合加载成形工艺中,管件的真实弯曲半径受到弯曲模转角和夹钳扭转角度的双重影响。(2)在纯弯曲条件下所获得的等效弯曲点不能适用于定心模式下空间管件的成形,原因在于管件在等效弯曲点处的挠率修正因子与固定模离心率e、夹钳角速度与送进速度的比值ω?v等多种因素有关。(3)若固定模离心率e、活动模回转半径和转角不变,则挠率修正因子?随夹钳角速度与送进速度的比值ω?v的增大而增大;若夹钳角速度与送进速度的比值ω?v、活动模回转半径和转角不变,则挠率修正因子?随固定模离心率e的增大而减小。     

双向预拉伸对新淬火态2024薄铝板残余应力的影响

采用局部浅拉深成形实验模拟双向预拉伸,基于ABAQUS有限元软件建立双向预拉伸模型,分析应力比、主拉伸量对残余应力的影响,得到仿真模拟双向预拉伸的相对优化的参数。通过平面应变实验,确定了实验拉伸消除淬火残余应力的参数;通过ARAMIS测量应变,用X射线衍射仪测量残余应力,验证了有限元模拟的有效性。结果表明在主预拉伸量为2.0%,应力比为0.45时,对淬火后残余应力的消减最好。     

某减压阀静态特性分析

建立了某减压阀静态特性模型,并用实验验证了模型的正确性.通过仿真讨论了膜片有效面积、网芯不平衡面积和阀门总刚度对减压阀静态特性的影响.结果表明:阀门总刚度的影响较大,而膜片有效面积和阀芯不平衡面积的影响相对较小.     

霍尔推力器放电室壁面溅射产额研究

霍尔推力器放电室壁面经受低能量(不大于300e V)离子的溅射是影响其寿命的关键因素之一。为了获得放电室壁面材料(BNSi O2)的溅射产额随离子入射角度和能量的变化规律,采用真实霍尔推力器提供275e V的氙离子在真空舱内轰击靶材,利用称重法获得实验参数下的溅射产额。为了克服单纯依靠实验测量耗时耗钱且更低能量的离子溅射实验测量误差会陡然增大的缺点,采用前面实验结果修正了基于蒙特卡罗(MC)方法的SRIM软件溅射产额计算参数,并采用文献实验结果对不同能量下的模拟结果进行验证。在此基础上,用SRIM软件较为详细地考察了入射离子能量低于300e V时入射角度和能量对霍尔推力器放电室壁面材料溅射产额的影响规律。结果表明,溅射产额随离子入射角度先增大后减小,而随入射离子能量则呈现增大的趋势,但当能量小于100e V时,溅射产额逐渐趋于一个非常小的数值。     

钣金零件毛坯展开计算方法研究进展

通过对钣金零件毛坯展开方法的论述,可以看出以几何映射法为基础发展起来的各种方法在确定钣金零件毛坯的初始解方面,有着不可替代的快速性优势;随着计算机技术和有限元技术的发展,软件使用进一步简单化,有限元增量法和有限元逆算法将会得到更为广泛的应用,同时也将成为数字化钣金精密成形的主要工艺手段;另外,随着人们对高分子复合材料性能的进一步探索研究,以及对物理逆向法实用化工艺问题的研究,物理逆向法在未来可能成为一种行之有效的方法。