中国大型液体火箭发动机研制

本文简要回顾了中国导弹与运载火箭发动机的发展,重点论述了中国大型液体火箭发动机的研制过程,突破的主要技术关键,以及所取得的主要成就和研制经验。     

取代液体对运载火箭试验动特性的影响

本文首先论述了目前解决液固耦合振动的几种主要的数值方法,分析了各种方法的优点与不足。其中建立液体单元,从而构造比较协调的液固组合单元的方法,是解决液固耦合效应十分有效可取的方法。文中详细推导了三维等参液体单元的特性矩阵公式及其有限元静、动力平衡方程。利用三维等参液体元和固体壳元的组合有限元模型对某箭第三级共底双贮箱进行了有限元分析计算,求得了真实液体燃料和试验取代液体对频率、振型及振型斜率的影响。最后得出结论:完全可以用取代液体代替真实液体燃料进行动特性试验,得到的振型和斜率是可信的。     

液体晃动实验研究及其在型号研制中的应用

本文简介了液体晃动中的动力学模型和阻尼装置两个基本问题。论述了建立等效力学模型的必要性,给出计算等效力学模型诸参数的公式,指出用一阶晃动等效力学模型就能基本描述液体晃动的动力效应,介绍了用实验方法来确定一阶晃功模型参数。简要介绍了环形挡板和高效的半圆形挡板的阻尼效果。给出了典型的实验结果和计算结果的比较。提出了非线性问题等若干有待进一步研究的课题。     

固体发动机的密封问题

对固体火箭发动机密封的充分必要条件及密封界面上的应力分布进行了分析。为了提高密封的可靠性，对Ｏ形圈密封结构设计提出了若干建设性意见。     

贮箱内液体晃动特性及其力学参数的识别问题

本文研究贮箱内液体晃动的动力学特性及其力学参数的识别问题。首先,以平底圆柱形容器为研究对象进行晃动试验,给出了液体小幅晃动力学特性的一些定性观察结果。然后,建立了晃动液体和运动容器耦合振动的力学模型,通过实测容器作自由衰减运动时的位移信号,分别采用Ibrahim法和广义最小二乘修改的偏差校正法识别液体与容器耦合振动的动力学特性,识别结果与理论分析结果是一致的。根据识别结果,可反推出液体一阶晃动等效动力模型的力学参数,从而为确定复杂流固耦合结构的动力学特性及复杂形状贮箱中液体晃动等效动力模型的力学参数探讨了一种新的有效方法。     

基于AR/CGARCH模型的液体火箭发动机自适应阈值故障检测算法

为了解决传统自适应阈值算法对时间序列方差跟踪能力不足,以及故障阶段带宽自动放大的问题,提出了紧广义自回归条件异方差（Compact General Auto-Regressive Conditional Heteroskedasticity,CGARCH）模型。针对液体火箭发动机稳态试车数据的波动性特点,提出一种基于自回归（Auto-Regressive,AR）模型和CGARCH模型的自适应阈值故障检测算法。采用AR模型对稳态参数的均值进行估计,并采用CGARCH模型对稳态参数的方差进行估计,从而利用均值和方差的估计值自适应地构造检测阈值。用某氢氧火箭发动机的热试车数据进行验证,结果表明,该算法能够准确、快速、灵敏地检测液体火箭发动机故障,在正常工作阶段,能够有效跟踪数据波动性,在故障阶段,能够避免阈值变宽带来的漏检。     

液氧煤油超临界富氧燃烧中的低频振荡特性实验研究

为了研究液氧煤油在高混合比下的燃烧特性,在模拟燃烧室中开展了液氧煤油在超临界压力环境下的富氧燃烧实验,燃烧室中采用了双离心喷嘴。实验过程中燃烧室压力额定值为6.4MPa,高于液氧和煤油的超临界压力。燃烧室直径为50mm,燃烧室长度约为345mm,燃烧室喉部直径10.5mm。用压力传感器记录液氧喷前压力、煤油喷前压力和燃烧室压力,压力数据的采样频率为2kHz。实验中发现：当混合比为10时,液氧煤油发生较为稳定的燃烧;当混合比为14.5时,燃烧室内出现了20～30Hz的低频燃烧振荡;在燃烧的启动和关机阶段,也出现了相近频率的低频燃烧振荡。液氧和煤油的喷前压力振荡相位均滞后于燃烧室压力振荡,表明振荡的源头在燃烧室。系统幅频特性分析结果表明,燃烧振荡频率与系统频率不耦合。液氧煤油低频燃烧振荡的主要诱发因素可能是高混合比燃烧下的温度效应。富氧燃烧温度低于2200K易诱发低频燃烧不稳定。     

纳米CuO的批量制备及其对高氯酸铵热分解性能的影响研究

采用HLG-5型纳米化粉碎机批量制备了纳米CuO。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对CuO颗粒的结构、大小及形貌进行了表征,并采用差示扫描量热仪(DSC)分别研究了纳米CuO的含量为1%,1.5%,2%,2.5%,4%对不同粒度AP的热分解性能的影响。结果表明,制备的CuO颗粒大小约为17nm,为单斜晶系,呈类球形。2%含量的纳米CuO对AP具有更好的催化性能,可使64μm,6μm,1μm AP的高温分解峰分别降低83.0℃,81℃,55.4℃;表观分解热分别增加880J/g,617J/g,391J/g;反应速度常数提高数倍。     

液氧/煤油发动机地面试验故障紧急关机系统研制

论述了液氧／煤油发动机研制地面试车中，出现故障时所采用的紧急关机系统的原理和系统结构、设计程序、设计指标、关机判断准则、验证及应用等。     

液体推进剂火箭爆炸毒源强度研究

在国内外研究液体推进剂爆炸火球生长规律的基础上「１－４，６」，建立了火箭爆炸事故所形成的火球的生长规律、空气卷入量和Ｎ２Ｏ４富余量的数学模型。利用已有的蒸发理论「５」，探讨了火箭发射事故毒源强度及其衰减的计算数学模型。文中所建的数学模型，其试算结果与曾发生过的火箭爆炸事故的火球照片和毒源强度基本匹配。