发动机试验富燃气体安全处理技术发展综述

首先介绍了液体火箭发动机试验过程富燃气体的排出方式以及安全处理的必要性。文中总结了国内外最具代表性的液体火箭发动机试验冷氢排放处理所采用的高空排放、火炬烟囱和燃烧池三种不同方式的特点、工作原理和典型试验台的应用情况。重点介绍了惰性气体吹除、被动燃烧和主动燃烧三种富燃燃气安全处理方式及不同富燃燃气处理方式在不同试验台的应用情况。所总结的液体火箭发动机试验过程富燃气体安全处理相关技术可为大推力氢氧发动机试验台燃气安全处理研究提供借鉴。

一种姿轨控发动机地面试验控制系统设计

控制系统在试车过程中发出指令信号,使发动机和试车台各工艺系统按照预定的程序完成规定试车任务。为了适应某型号姿轨控发动机试验对控制精度要求的提高,需要对现有控制系统进行改造,基于现场可编程门阵列和高速固态继电器设计了一种新的控制系统,其控制模块用于操作人员对试验系统上的各路电磁阀进行手动与自动控制,其复记模块可以实时记录系统状态以便于指挥人员了解系统工作状况,并能够进行数据分析判断。该系统建成后可以满足该型号姿轨控发动机试验的要求,控制精度为0.1 ms。

发动机矢量推力测量与校准系统设计研究

矢量推力作为火箭发动机关键性能参数,对飞行器的飞行轨道精度控制具有重要意义。对火箭发动机工作产生的矢量推力进行准确测量成为目前发动机试验推力测量中亟待解决的问题。介绍了国内外目前矢量推力测量技术的进展和矢量推力测量与校准系统原理组成,分析了系统设计的关键技术,建立了发动机矢量推力测量与原位校准系统。基于矢量推力的解耦算法,开发了矢量推力测量与校准软件。针对某型号姿控发动机进行矢量推力试验测量,成功获得了发动机的矢量推力数据。测得的发动机的矢量力数据中主推力的测量不确定度低于1%,侧向力的不确定度低于5%。

羽流导流综合验证试验技术

为了验证发动机羽流对航天器的综合力、热效应,验证发动机与羽流导流装置的相容性,考核羽流热防护材料性能及防护效果,开展了发动机燃气羽流导流综合验证试验工作。为了完成本次试验,对现有大型高空模拟试验台进行改造,新增试验件结构安装系统、位姿调整系统、温度控制系统,改造真空舱系统、真空抽气系统、测量系统、监控系统及推进剂加注系统等。采用机械真空泵与低温泵组合工作的方式获得试验所需真空环境,利用压电测力仪测量羽流扰动作用力,利用基于六自由度平台模式的位姿调整系统实现相对运动的模拟,试验系统经调试与试验验证满足各项技术要求。通过试验获得了试验验证器所受羽流扰动力数据以及试验验证器表面压力、温度及热流密度等参数分布数据,试验取得成功。

液体火箭发动机试验流量测量技术研究

介绍了液体火箭发动机试验推进剂流量测量技术与方法,阐述流量测量系统设计要点、传感器的选择与安装工艺、现场校准技术、信号调理器设计、抗干扰措施、数据分析与提供方法。文中论述的测量技术实现了发动机试验流量参数的准确测量,为发动机性能评价提供准确、可靠的依据。

RBCC引射模态冷流试验研究

通过冷流试验方法研究了不同构型RBCC引射模态下的抗背压特性,通过测量流道壁面压力给出了不同混合室长度和主火箭构型下的壁面压力变化曲线,分析了不同构型的抗背压性能。结果表明:增加混合室长度可以提高抗背压性能,但是提高幅度较小;双主火箭构型可以显著提高抗背压性能。该试验说明主火箭构型对抗背压性能有重要影响,为RBCC引射模态构型设计提供了参考依据。

金属密封件镀金工艺研究

介绍了金属密封件镀金工艺技术,该工艺采用亚硫酸盐镀金方案,以单脉冲电源为镀覆电源,以预镀镍层为中间镀层来制备金镀层,得到了结晶细致、厚度均匀并与基体上结合牢固的金镀层。研究了金镀层的沉积速率和结合强度,观察了镀层的表面形貌和组织结构,进行了金属密封件气密性试验和典型试验。结果表明:金属密封件金镀层的技术性能指标满足设计要求,能够应用于液体火箭发动机中,该发动机已通过地面热试车考核。

基于详细反应机理的直管中正庚烷燃烧特性研究

利用详细化学反应机理,计算得到了正庚烷火焰附近一维的火焰结构;通过改变直管表面与空气之间的对流换热系数,得到了不同散热条件下燃烧器的工作特性,包括温度分布、火焰结构、主要产物的分布等。结果表明:正庚烷在进入预热区之前便已消耗;在反应过程中,固定当量比时,直管内的火焰温度保持不变,火焰位置与燃料流量(m_f)之间呈现线性关系,火焰下游温度变化斜率与m_f也呈线性关系;直管外表面对流换热系数的增加使得气体温度逐渐降低最终趋向熄灭。