Development of Kabila rocket: A radioisotope heated thermionic plasma rocket engine

A new type of plasma rocket engine, the Kabila rocket, using a radioisotope heated thermionic heating chamber instead of a conventional combustion chamber or catalyst bed is introduced and it achieves specific impulses similar to the ones of conventional solid and bipropellant rockets. Curium-244 is chosen as a radioisotope heat source and a thermal reductive layer is also used to obtain precise thermionic emissions. The self-sufficiency principle is applied by simultaneously heating up the emitting material with the radioisotope decay heat and by powering the different valves of the plasma rocket engine with the same radioisotope decay heat using a radioisotope thermoelectric generator. This rocket engine is then benchmarked against a 1 N hydrazine thruster configuration operated on one of the Pleiades-HR-1 constellation spacecraft. A maximal specific impulse and power saving of respectively 529 s and 32% are achieved with helium as propellant.Its advantages are its power saving capability, high specific impulses and simultaneous ease of storage and restart. It can however be extremely voluminous and potentially hazardous. The Kabila rocket is found to bring great benefits to the existing spacecraft and further research should optimize its geometric characteristics and investigate the physical principals of its operation.     

火箭整流罩声振环境缩比特性研究

针对火箭整流罩全尺寸声振环境试验过程中难度大、成本高的问题，通过量纲分析的方法建立了缩比模型的相似准则，研究并获得了缩比模型与原模型之间内部声场、壁面振动加速度的关系，并使用声学有限元方法(FEM)进行了仿真计算。仿真结果表明，缩比模型与原模型场点处声压级相吻合，壁面振动加速度成一定的比例关系，符合缩比准则结果。该方法为火箭整流罩的声振环境预示和试验提供了理论依据。     

火箭发动机激振立交桥的模态研究

介绍了火箭发动机用于大型钢筋立交桥激振,对北京西厢工程中菜户营立交桥和天宁寺立交桥进行振动特性试验和模态参数识别的研究情况,给出了试验结果,为桥梁的动态测试提供了一种新的激振方法。     

用湍流附面层方程计算喷管内的对流换热

在流场计算的基础上,运用Patankar-Spalding方法积分求解了湍流附面层控制方程组,从而得到了固体火箭发动机喷管内燃气与壁面之间的对流换热。其中在附面层靠近壁面的底层区使用了Gouette流分析,在壁面边界和自由流边界处引入了滑移值的概念,因此保证了计算结果的相对准确性。最后将本文的计算结果与巴兹公式的计算结果和实验结果进行了比较。     

固体推进剂喷气羽烟对微波衰减的理论模拟

本文根据流体力学理论和等离子体知识,建立了推进剂喷气羽烟电磁特性的理论模型,并利用非平衡化学反应模拟了二次燃烧和电子捕获剂对喷气羽烟电磁特性的影响.计算值与实验结果的一致性较好,误差的最大值约为10%.模拟计算表明:添加少量电子捕获剂和降低铝粉含量,能有效地改善喷气羽烟的微波透射性.     

玻璃钢圆筒壳体内压下的变形及破坏强度

本文以线弹性薄膜理论为基础对固休火箭发动机玻璃钢筒体内压下变形,同时应用最小余能原理对其破坏强度问题分别进行了理论分析与计算.通过对全尺寸壳体的变形测试和爆破压力试验,以及对标准容器进行的批量爆破试验,证实理论分析基本符合试验结果.     

高速摄像系统用于火箭弹离轨参数测量方法研究

本文提出了高速摄像系统用于火箭弹离轨参数测量的方法，对设备布站方案、测量原理以及数据处理方法进行讨论，并给出了具体的参数计算公式。     

涡轮叶片疲劳寿命公式及可靠性预测方法

本文推导了液体火箭发动机涡轮叶片疲劳寿命公式,并用概率统计、断裂力学方法,分析了可靠性预测方法.     

固液火箭冲压发动机内两相反应流场数值计算

为了计算固液混合式火箭冲压发动机补燃室内的三维反应流场，用块隐式法求解气相Navier-Stokes方程组，用连续介质模型和k-ε-Ap模型计算颗粒相的湍流流动与蒸发过程，用修正的k-ε-g模型描述燃料的燃烧。为了分析发动机设计参数对反应流场的影响，用不同的条件进行计算，并由此分析了补燃室几何结构和液体燃料切始颗粒直径对燃烧效率的影响。算例表明，计算方法有效可行。数值结果能够反映流场结构、液体燃料的蒸发和两种燃料的燃烧过程。     

塞式喷管主喷管角度特性

首先建立了塞式喷管角度特性的研究模型，并运用简化的塞锥设计方法设计塞锥型面，在此基础上，通过连续改变主喷管倾角来研究主喷管倾角对塞式喷管的推力性能的影响，并确定在给定设计条件下的主喷管最佳倾角，还分析研究了底部高度，内膨胀比，总膨胀比，总压和飞行高度与主喷管最佳倾角的关系以及变化规律，针对特定的塞式喷管实验发动机，进行了初步的变角度实验，并与计算结果进行比较和分析。