A novel framework for liquid propellant engine’s cooling system design by sensitivity analysis based on RSM and multi-objective optimization using PSO

One of the challenges of combustion chamber and nozzle design in a Liquid Propellant Engine (LPE) is to predict the behavior and performance of the cooling system. Therefore, while designing, the optimization of the cooling system is always of great importance. This paper presents the multi-objective optimization of the LPE’s cooling system. To this end, a novel framework has been developed, resulting from the application of the Response Surface Method (RSM) and the correlation coefficients matrix, sensitivity analysis and the The Particle Swarm Optimization (PSO). based on this method, the input variables, constraints, objective functions, and their surfaces were identified. In terms of multi-optimization algorithms, RSM and PSO are utilized to get global optimum. In conclusion, the methodology capability is to optimize the LPE’s cooling system, 6 percentage increase in total heat transfer and 7 bar decrease cooling system pressure loss, which resulted in a 1.2-seconds increase in the specific impulse of the engine.     

推进剂药浆混合均匀性研究

用Ｈａａｋｅ流变仪研究了高固体含量丁羟推进剂的混合均匀性,提出了用复合粘度和复合模量作混合均匀性表征参数的评价方法。研究结果表明,高固体含量丁羟三组元配方的预混阶段需１５ｍｉｎ～２０ｍｉｎ快速混合,总预混时间以３０ｍｉｎ～３５ｍｉｎ为宜。     

用固体吸附/分光光度法同时监测空气中的肼、一甲肼和偏二甲肼

介绍了用一甲肼浓缩采样采集空气中三肼混合气体,用分光光度法分别测出肼、一甲肼和偏二甲肼各组分的含量。测定结果通过标准气验证,相对误差小于１７％,各组份回收率均大于８０％。本方法适用于空气中低浓度三肼废气的测定。     

复合固体推进剂过渡相(中间相)力学模型

在总结归纳复合固体推进剂力学性能研究的基础上,吸取键合剂作用模型的优点,结合新近提出的网络与形态结构理论,并引入颗粒充填复合材料中的成熟理论,提出了一个描述复合固体推进剂力学性能的过渡相（中间相）模型。通过力学,数学推导建立了复合固体推进剂的结构因素与力学性能表征参数（σ,ε）的定性关系,这与验证主前人的结果基本一致,其中提出的关于过渡相模量与基体模量匹配的调节方法,为进一步提高复合固体推进剂的力     

分布参数液体管道的分段近似状态空间模型

分别提出了分布参数层流和湍流液体管道的分段近似状态空间模型,模型考虑了稳态摩擦和频率相关摩擦损失两种情况,层流管道的分段近似状态空间模型是线性的,而湍流管道的是非线性的。包括频率相关摩擦损失的模型比只考虑稳态摩擦损失的模型更精确地描述流体管道的瞬变过程,但模型的阶次成倍地增加了。用单根管道阀门关断的水击问题仿真计算对模型进行了验证,采用２个分段的分段近似状态空间模型的计算结果已经与特征线方法的计算结果吻合较好。     

推进剂药浆粘弹性特征研究

用ＣＶ２０Ｎ流变仪研究了ＨＴＰＢ推进剂、ＣＴＰＢ推进剂和聚醚推进剂药浆的粘弹性特征。结果表明：推进剂药浆为粘弹性流体,复合粘度随推进剂品种、配方特点、频率范围不同而呈不同变化规律,复合模量、损耗模量和贮能模量随频率增加均呈上升趋势;损耗模量一般比相应贮能模量高约一个数量级;贮能模量存在数个衰减峰;衰减峰与损耗角正切峰成对映。提出了推进剂药浆流体的结构模式,并用它解释了药浆的粘弹性。     

集主承力结构与大容量储箱支架于一体的卫星主承力筒结构研究

针对现代卫星结构的大型化、燃料储箱的大型化,提出了一种集主承力结构与大容量储箱支架一体化的卫星主承力筒结构形式,旨在降低卫星质心、提高基频;在满足储箱容积的前提下,又能满足主结构有效载荷往运载的力的传递作用．有限元数值计算表明,该结构形式能够满足卫星相关结构性能的要求,可以作为今后卫星结构设计的参考构型．     

运载器末助推段非线性姿态控制器设计

根据单摆模型近似晃动质量推导晃动运动与姿态运动的动力学方程,基于状态相关黎卡提方程方法,综合动态逆控制方法设计了运载器末助推段非线性姿态控制器,由状态反馈实现姿态跟踪和晃动抑制。因实际中模拟晃动运动的单摆状态无法测量,引入输出多采样率技术,通过在一个采样周期内多次检测被控对象的输出估计状态,实现设计的状态反馈控制律。数...     

螯合型钛酸酯助剂用于新型聚醚推进剂

为改善硝酸酯增塑聚醚推进剂药浆的流平性,合成了代号为ＰＡ的螯合型钛酸酯类目标化合物,并考察了它的助剂作用。结果表明：ＰＡ－４、ＰＡ－１５等螯合型钛酸酯能使药浆屈服值降低１７％￣５５％,明显改善了药浆流平性,同时提高了推进剂强度,且不影响燃烧性能和安全性能,证明ＰＡ－４和ＰＡ－１５是硝酸酯增塑聚醚推进剂较好的工艺助剂。结果还表明螯合型钛酸酯的结构变化对推进剂工艺性能影响较双。     

硝酸酯增塑的热塑性聚氨酯弹性体推进剂

研究了在热塑性聚氨酯弹性体 (TPU )软段中引入聚乙二醇 (PEG) ,以改善与硝酸酯的混溶能力。通过控制 PEG的相对分子质量和含量 ,可使硝酸酯与 TPU的混溶比大于 4。采用溶剂法挤压成型工艺成功地制成了硝酸酯增塑的 TPU推进剂。此类推进剂的理论比冲为 2 598N· s/kg～ 2 648N· s/kg,燃烧性能优良 ,空白配方的压力指数为 0 .36,常、低温力学性能优异 ,可为硝酸酯增塑 ,加工温度较低。该推进剂是一个可以实现以挤压工艺生产的复合推进剂新品种 ,具有良好的应用前景。此外 ,对推进剂的热分解性能也进行了研究