液体火箭发动机高压混合燃气涡轮绝热功计算方法

在高压补燃循环液体火箭发动机的设计中，涡轮绝热功是影响发动机推力的重要设计参数，其计算的准确性直接影响涡轮设计的有效性。高压下，真实气体效应突出，对绝热功的计算有较大影响，必须考虑其作用。对比分析了Soave-Redlich-Kwong(SRK)、Peng-Robinson(PR)和Redlich-Kwong-Peng-Robinson(RK-PR) 3种立方型状态方程描述氧气、甲烷和氢气的热力学性质的准确性。结果表明SRK方程的准确性较高，与NIST数据最大误差不超过2%。高压涡轮燃气为多元混合物，其绝热功的计算应考虑混合规则。假设涡轮等熵膨胀，分别推导了理想气体假设和考虑混合规则下的SRK方程的涡轮绝热功的计算公式，发现理想气体绝热功的计算与真实气体偏差近10%。提出了一种可以在工程上计算各型号发动机高压涡轮绝热功的算法，即利用进出口平均压缩因子计算高压涡轮近似绝热功，该方法与理论方法的最大误差不超过3%。