中国太空长征的先驱:长征一号运载火箭

36年前,中国的长征一号火箭把东方红一号送入太空,拉开了中国航天进军太空的帷幕。中国航天事业自1956年创建以来,取得了举世瞩目的成就。中国自行研制开发的长征系列运载火箭技术日趋成熟完善,目前共有12种不同型号的长征系列运载火箭,具备了发射近地轨道、太阳同步轨道、地球同步转移轨道和大椭圆轨道卫星的能力,近地轨道最大运载能力达到9200千克,地球同步转移轨道最大运载能力达到5100千克。长征火箭已将28颗外国制造的卫星成功地送入太空,在国际商业卫星发射服务市场中占有了一席之地。到2006年6月,长征火箭共实施了89次发射,自1996年10月以来连续47次发射成功。中国还开展了1200千牛级推力的液氧/煤油发动机和500千牛级推力的氢氧发动机的研制工作,并取得了重要进展。     

富氢燃气与液氧爆轰及补燃特性试验研究

为了研究富氢燃气与液氧之间的爆轰及补燃特性,以某发动机故障归零为依托,采用试验研究的方法,分析了非预混和预混两种情形下发生爆轰的可能性,探究了富氢燃气与液氧自动发生补燃的条件。通过分析试验现象和试验结果发现,在较低混合比和较低温度条件下富氢燃气与液氧不会自动发生补燃,火焰颜色呈无色透明状,白天不可见。管内预混状态下,富氢燃气和液氧可以发生爆轰,最大爆轰压比约34,且持续时间为毫秒级,在上游无预混物的情况下,爆轰波不会持续向上游传播。     

氢氧发动机真空羽流干扰试验研究

为了研究航天器发动机多股羽流产生的羽流干扰对流场结构及参数的影响,在北京航空航天大学真空羽流效应试验系统（PES）中,采用总压皮托管阵列对60 N氢氧模拟发动机单机羽流和双机干扰羽流的压力场进行了测量。试验结果表明:单机羽流流场压力随着轴向距离的增大而迅速降低;受到钟形喷管产生的压缩波束影响,同一轴向距离上的压力最大值逐渐偏离喷管轴线;双机羽流干扰发生于两股发动机羽流主流之间的区域,干扰流的作用范围和强度随着轴向距离的增大而增大,干扰流压力最高可以达到单机羽流相同位置处压力的5倍以上;受到干扰流压缩波束边界的影响,同一轴向距离上的压力最大值逐渐偏离双发动机对称面。      

从“罗老”号火箭取消发射谈起

2012年11月29日,韩国"罗老"号火箭在发射倒计时进入到16分52秒的时候,因第二级火箭出现异常情况而被取消发射。当时,罗老宇航中心在对由韩国研制的第二级火箭的电力推力矢量控制系统检查时发现其电流信号异常,因此停止了发射的倒计时,没过多久,又马上卸掉了由俄罗斯研制的第一级火箭中的液氧/煤油。此举表明,火箭故障一时难以排除,需要卸下发射台,运回发射组装楼     

氢氧发动机推力室化学反应流场计算

采用弱耦合点隐式方法的MacCormack格式对氢氧火箭发动机推力室化学反应粘性流场进行数值模拟.数值模拟时采用6种组分、8个反应有限速率的化学反应模型,湍流模型采用Baldwin-Lomax代数湍流模型.数值模拟得到了流场参数在燃烧室和喷管中的分布.结果分析表明,得到的数值模拟结果与理论分析一致,说明结果是可靠的.本文的工作为氢氧火箭发动机喷管设计提供了依据,并为进一步开展火箭发动机推力室有化学反应的两相流动的数值模拟打下了基础.     

变混合比及三组元发动机用于单级入轨

研究了氢氧变混合比以及三组元发动机在单级入轨飞行器上的应用,包括了普通固定膨胀比发动机和塞式发动机。依据最优弹道计算,分别讨论了燃料混合比控制方案以及组元分配方案。分析了燃料混合比连续可变时的飞行器性能,克服了以往分析中只设定两种混合比及分析过于理想化的问题。     

氢氧火箭发动机高模试验富氧蒸汽引射仿真

氢氧火箭发动机在高空模拟试验中喷出富氢燃气,其中的残余氢气与倒吸进引射系统中的空气混合容易发生爆炸,为研究富氧蒸汽引射处理氢氧火箭发动机高空模拟试验中残余氢气的技术,采用计算流体力学(CFD)及多步化学反应动力学模型开展单级环形超—超引射器仿真,获得富氧蒸汽引射的平均流场,分析富氧蒸汽引射并发生补燃时超—超引射器的稳态工作特性,并考察富氧蒸汽中氧气含量、富氧蒸汽温度对残余氢气处理效果的影响。仿真结果表明,富氧蒸汽引射并发生补燃时环形引射器在稳态下正常工作;补燃主要发生在引射器混合室和第二喉道前端的剪切混合层;增大富氧蒸汽的氧气含量或温度,可使引射器排气中残余氢气含量降低,增强燃气处理效果。     

YF—75发动机状态监控与故障诊断工程应用系统的研制

根据YF－75发动机状态监控与故障诊断工程应用系统（CMFDS）的研制情况，重点介绍了总体设计原则、系统功能、系统组成、系统结构、系统硬件组成与接口形式、发动机主要技术状态、故障模式分析、故障数据库建立、监测部件与监测参数选择等内容，对状态监控与故障诊断算法也做了较为详细的描述。最后，还给出了用YF－75发动机18次原始试车数据对CMFDS进行验证的情况，结果显示本系统具有很强的适应性和有效性。     

超声速反向混合实验及其压力温度测量

对超声速反向射流混合加热方案进行实验验证。实验结果表明:控制向燃烧室注入水雾的流量可以方便地调节燃烧室的温度和压力;用双路氢氧进气系统易于实现稳定的点火和燃烧。用热电偶测量混合前后的流场温度分布的初步结果表明,反向射流混合方案基本可行。     

临界喷管充气混合装置

一种能快速混合均匀的充气装置──双临界喷管充气装置，及其设计、调节、标定方法，经色谱检验结果表明：性能良好，结构简单，适用于各种预混燃烧试验。