200NC_(f)/SiC复合材料推力器研制

为了研制C_f/SiC复合材料推力器,对C_f/SiC复合材料物理性能进行了试验研究,测试了C_f/SiC复合材料在空间复杂环境下的适应性及力学性能;采用化学气象沉积法制备抗氧化涂层;采用自动缠绕成型工艺制备C_f/SiC复合材料喷管;采用Ti-Ni复合钎料进行了高温钎焊试验,获得了最优的钎焊工艺参数,完成了C_f/SiC复合材料与金属铌的钎焊连接;制备了试验样机并进行了热试车考核。结果表明,C_f/SiC复合材料在经历各种空间环境后,仍可保持良好的力学性能,涂层具有较好的抗氧化能力。热试车过程中,稳态试车室压平稳,脉冲工作时,推力器响应迅速,脉冲一致性好;燃烧效率达到设计要求,钎焊缝结构完好,C_f/SiC复合材料喷管无明显烧蚀,热试车圆满成功。

凝胶DT-3推力器的初步探索

研究了凝胶DT-3的流变特性、流量特性,利用凝胶DT-3推力器试验件进行了热试车。结果表明,凝胶DT-3在试验温度范围内表现出剪切稀化的非牛顿流体特性;温度、压降和几何结构对凝胶DT-3的流变特性有明显影响;适当增加毛细管喷注器直径有利于凝胶DT-3的流动及雾化;试验件点火工作正常,室压稳定,比冲性能为液体DT-3的90%。

UDMH/NTO双组元凝胶推力器的初步探索

为了研制UDMH/NTO双组元凝胶推力器,利用理论分析、数值模拟及试验等手段对凝胶流变特性进行了初步研究;根据凝胶流变特性试验数据,利用最小二乘法拟合获得了凝胶流变特性参数;利用数值模拟研究了锥形流道锥角变化对凝胶流变特性的影响;设计了双组元凝胶推力器试验样机并完成了流量特性试验及热试车。结果表明,试验用UDMH/NTO两种凝胶推进剂流变特性较为接近;对于UDMH/NTO凝胶推进剂,通过数值模拟结果确定了最佳的锥角角度,可使凝胶平均表观粘度到达喷孔出口时降到最低;试验样机喷注器的流量特性数值模拟结果与试验值接近,说明该喷注器适合于凝胶的流动及雾化;热试车取得成功,获得了稳态、脉冲室压及结构温度等有效数据。

喷口长度对离心喷嘴雾化特性的影响

为了研究喷口长度对离心喷嘴雾化特性的影响,对长喷口离心喷嘴内部流动状况进行了理论分析。采用高速动态测量分析系统,以水为模拟介质,对离心喷嘴流量、液膜展开角、喷雾场轴向速度等参数在不同压降工况下,随喷口长度的变化进行了试验研究。结果表明:喷口长度的增加使离心喷嘴流量增大、液膜展开角减小、喷雾场轴向速度降低;推导了长喷口离心喷嘴流量系数和液膜展开角的经验公式,该公式可供实际工程应用参考。

液体离心喷嘴喷雾场动态特性的初步研究

为了研究喷嘴的动态特性,建立了喷嘴动态特性试验系统。采用高速动态图象测量设备,以水为模拟介质,对离心喷嘴喷雾场轴向速度、离心液膜破碎距离及表面波波长等参数进行了初步研究。结果表明:在脉动工况下,喷嘴压降及几何特性系数的变化对喷雾场轴向速度及离心液膜相关参数影响较大;所设计建造的试验系统及采用的测试仪器和试验方法可满足喷嘴动态特性研究的需要。

敞口型离心喷嘴动力学特性理论分析

本文从理论上对敞口型离心喷嘴的动态特性进行了分析,考虑了旋流腔内轴向分速对流量振荡的影响,推导出敞口型喷嘴动态特性的计算公式。选取敞口型和同类别收口型离心喷嘴为算例,分别计算敞口型离心喷嘴和收口型离心喷嘴的动态特性。计算结果表明:敞口型离心喷嘴动态的流量相对振幅比同类别收口型离心喷嘴小得多,而且其幅频特性和相频特性变化稳定。

缩进的气液同轴离心喷嘴雾化性能

为了研究缩进距离对气液同轴离心喷嘴雾化性能的影响,提出了以“缩进角”代替缩进距离的观点,建立了三种不同的缩进混合室流动模型,从理论上分析了不同缩进距离对雾化特性的影响。以水和压缩空气为模拟介质,采用高速动态分析系统,对喷嘴一些雾化特性参数进行了测试,验证了所提出的理论,并得到了最佳雾化缩进距离的经验公式,可供工程应用参考。

液体火箭发动机尾焰红外辐射计算方法

针对液体火箭发动机尾焰红外辐射传输方程计算方法、气体辐射参数计算方法以及发动机尾焰红外辐射一体化数值计算研究进行归纳总结。提出发展适用性更广的尾焰红外辐射传输方程计算方法,建立气体光谱数据库及加快开展高精度的尾焰一体化计算研究。

液体火箭发动机喷管燃气外流场红外图像研究

针对液体火箭发动机燃烧状态监测,采用基于Matlab平台开发的红外图像特征参数计算程序进行分析。通过Canny算子和边缘模式算法对燃气红外图像进行边缘检测、连接,利用选取特定区域的燃气面积、周长、灰度熵及第1马赫盘位臵等特征参数来监测发动机燃烧状态,最后提出一种图像特征参数对燃烧工况的识别方法,为发动机燃烧状态监测提供新的测量手段和思路。