再生冷却氢氧推力室传热计算方法研究与优化

推力室传热计算对液体火箭发动机的研制非常关键,然而传统的再生冷却传热计算模型在针对氢氧火箭发动机时存在较大的误差。通过对推力室燃烧与流动过程的分析,并结合部件传热试验数据,考虑到雾化蒸发过程、燃气雷诺数大小以及普朗特数拟合公式计算偏差等因素的影响,提出改进的再生冷却传热计算模型。分别使用这两种模型对某型氢氧发动机推力室在不同工况下的传热过程开展计算,并与试车试验结果进行对比,发现改进的再生冷却传热模型具有更高的计算准确度和更好的针对不同工况的适用性。

50吨级氢氧火箭发动机的设计与研制

系统性地回顾了长征五号运载火箭芯一级50t级氢氧火箭发动机YF-77的设计与研制历程。通过分析氢氧发动机的特点以及国内外氢氧发动机的发展现状,阐述了国内新一代运载火箭研发的技术路线和50t级氢氧火箭发动机的研制背景;对50t级氢氧火箭发动机的总体技术方案及其特点进行了分析与总结,并在此基础上对发动机主要组件的技术方案及其特点开展分析;对发动机热试车情况、可靠性验证情况和故障排除情况进行了分析;对50t级氢氧火箭发动机的研制情况、技术特点进行了总结,并对国内氢氧发动机和液氧/甲烷发动机的发展进行了展望。

液氧/甲烷火箭发动机性能敏感性分析

为了弥补极差分析法在发动机性能敏感性分析方面的不足,提高低温火箭发动机性能敏感性分析的准确度,引入了方差分析法,以某型液氧/甲烷发动机为例开展了性能敏感性分析,并通过F检验得到了每个干扰因素对发动机性能影响的显著性指标,与传统的极差分析法相比,提高了液体火箭发动机性能敏感性分析的准确度。结果表明:发动机推力和混合比对同一因素的敏感性存在差别,其中对发动机推力和混合比的影响最大的是涡轮泵效率,均呈现高度显著;紧随其后,对推力影响显著性最高的是副系统流阻特性,而对混合比影响最高的则是主系统流阻特性。研究表明,方差分析法可以有效提高敏感性分析的准确度,既为该型发动机的研制提供了理论支持,也为其他发动机的敏感性分析提供了新的参考。

低温火箭发动机稳态特性仿真模型与应用

为了提高发动机工程研制的效率,以低温火箭发动机为研究对象,使用通用性好、支持模块化建模与仿真的Modelica语言,建立了具有较高仿真精度的低温火箭发动机稳态特性仿真模型库与仿真分析平台,并针对工程应用的需要开展了氢氧发动机故障仿真、液氧/甲烷发动机性能可靠性评估和性能敏感性分析等工作,为某型氢氧发动机的故障定位提供了依据,同时得到了某型液氧/甲烷发动机的性能可靠性指标,以及对其性能影响最大的干扰因素,为该型发动机的研制工作提供了保障。

大推力氢氧发动机故障仿真与试验研究

为对大推力氢氧发动机的某次试验开展故障定位,建立了液体火箭发动机动态特性仿真模型库,搭建了大推力氢氧发动机动态特性仿真模型,并通过与试验实测参数对比,验证了仿真模型的准确性。针对发动机可能出现的故障,依次开展仿真计算,将获得的结果与故障实测参数进行对比,得到最有可能的故障模式为氧涡轮排气管路阻塞。通过试验对仿真结果开展验证,结果吻合良好,证明了故障定位的准确性与通过动态仿真实现大推力氢氧发动机故障定位的方法可行性,为未来发展大推力氢氧发动机故障监测与定位技术奠定了基础。