火箭液体推进剂——四氧化二氮贮存研究

四氧化二氮作为液体火箭推进剂在导弹武器和航天运载工具上已得到广泛应用。就其理化性能、安全防护、材料相容性等问题前人己做了大量的研究工作,由于其具有沸点低、饱和蒸汽压高、强氧化性、强腐蚀性、对环境污染严重等特点,就其大贮量可贮期限、质量变化规律、系统安全、设备腐蚀规律及科学管理问题没有专项试验研究,提供可作为直接引用的数据和结论,因而开展大贮量的专题贮存研究是非常必要的.作者针对上述问题,与相关人员一道开展了系统的研究工作,从1989年至1995年历时六年之久。研究采用13.6吨级贮量,在国内外文献中是空前的.1995年10月26日课题研究成果通过部级专家鉴定。本文不仅以大量的数据、图表、照片真实地反映出贮存其四氧化二氮质量变化规律、系统设备腐蚀规律、四氧化二氮可贮期限、主体设备安全使用周期,同时提出了科学管理方面的建议。另外还从实测数据、理论计算两方面系统阐述贮存压力和沸点之间的关系。为在不同贮存压力下限定四氧化二氮最高贮存温度提出具体参考数据,以保证贮存的安全性。     

分隔贮箱内液体晃动参数的识别方法

分隔贮箱内液体晃动问题可以用一个两自由度非线性阻尼系统予以描述。本文采用等效线性化方法处理非线性阻尼参数，给出了一种利用稳态正弦基础激励晃动试验技术确定分隔贮箱内液体晃动等效力学模型的参数识别方法。方法通过引入晃动模态的频响函数剩余影响的拟合项实现两阶晃动模态的分离识别。数值仿真计算表明，这一方法给出的参数识别结果可以满足工程应用的精度要求     

全位置氩弧焊工艺在液体火箭发动机导管焊接中的应用

导管的全位置焊工艺是一种先进的焊接技术,焊接质量好,合格率高。为充分发挥引进全位置焊接设备的作用,针对液体火箭发动机导管焊接接头结构特点,对引进管焊钳进行了适用性改造,实现了直线段较短导管的焊接及对接时不同轴的导管焊接,扩大了管焊钳适用范围。采取有效工艺措施,解决了不等壁厚导管焊接问题,克服了导管焊接缝凹陷。通过试验,确定了Φ6一Φ32多种规格不锈钢导管的焊接参数,替代了手工焊工艺,提高了焊接质量和合格率。对焊缝的外观和内部质量进行了检查,完全达到QJ2865—97Ⅰ级要求和设计要求。该工艺已全面应用于我厂研制生产的各型号发动机导管焊接生产中。     

气体注入压力激励法测量卫星液体推进剂剩余量的热力学模型

通过对气体注入压力激励法测量卫星液体推进剂剩余量系统的详细热力学过程分析,建立了能满足实际测量需求的等温和绝热两种热力学模型,对具体测量模型的选用及相关问题进行了分析。     

液体火箭发动机可靠性设计的新方法

针对发动机系统可靠性设计问题进行了研究，提出综合运用可靠性框图分析、故障主效应分析，、故障数据分析及故障树分析等可靠性分析方法，评估发动机不同设计方案的可靠性水平，并举例对某型号发动机的方案论证进行了典型分析计算。     

双组元变推力液体火箭发动机的比冲特性

变推力液体火箭发动机可以增大工作适应性和可操作性。对变推力发动机要求在变推力时具有高的比冲、稳定可靠和需要的响应特性。本文讨论了双组元变推力液体火箭发动机比冲的影响因素和在变推力情况下获得尽可能高的比冲的关键技术,介绍了登月舱下降发动机 LMDE 的比冲特性。     

推力室外壁机器人自适应焊接控制研究

针对推力室外壁焊缝坡口进行机器人焊接控制的研究,并基于主动式激光传感器获取坡口参数,通过建立坡口-参数-焊缝的模型来实现推力室外壁的自适应焊接,从而保证推力室焊接质量的一致性。在"静态"研究的基础上,进行推力室焊接过程"动态"坡口结构参数与工艺参数最优匹配的研究,建立了推力室外壁坡口自适应焊接参数模型。结合模糊控制算法搭建了焊接自适应控制系统,完成了推力室模拟件的焊接试验,验证了模型与自适应焊接系统的适用性。针对液体火箭发动机推力室专用S-06,1Cr21Ni5Ti等材料建立了热丝TIG焊接参数计算模型,可覆盖深度5～12 mm的推力室对接坡口。在SIMULINK平台下针对控制响应速度优化了焊接自适应控制系统的调节因子。自适应试验件焊缝熔合良好,X射线检测合格,强度均高于母材强度的90%。     

高空飞行环境中液体运载火箭底部热环境研究

采用数值模拟和飞行测试验证相结合的方法对液体运载火箭高空对流/辐射耦合换热问题开展系统深入研究。基于燃气多组分输运Navier-Stokes方程、热辐射方程、Realizable k-ε两方程湍流模型,建立了高空含自由流的运载火箭燃气喷流流动模型。辐射模型采用离散坐标法(DOM),空间离散采用二阶迎风TVD格式,对多个典型飞行高度火箭底部热流进行大型并行计算,将数值结果与试验数据进行广泛对比,验证了计算模型的精度和有效性。数值研究表明,火箭底部辐射热流在刚起飞阶段达到最大值,随着飞行高度上升,辐射热流逐渐降低,火箭底部对流热流表现为先升高后降低的趋势,并在20 km高空达到峰值。本文的预测分析方法对液体运载火箭底部热防护设计具有重要的理论意义和工程应用价值。     

上面级发动机推力室喷管延伸段气膜冷却研究

上面级发动机采用四氧化二氮/偏二甲肼为推进剂,将涡轮排气引入推力室喷管气膜冷却喷管延伸段.仿真计算和热试车表明：推力室主燃气与涡轮排气压力在同一截面处相等,涡轮排气沿喷管延伸段壁面流动形成紧贴喷管壁面的气膜,对主燃气无扰动,对喷管延伸段起到冷却保护作用.推力室喷管延伸段传热计算值和热试车延伸段温度测量值吻合,排气集合器内压力基本均匀,满足工程应用需要.