空间低冰点推进剂发动机宽温域工作特性研究

空间双组元发动机采用MON-25/MMH低冰点推进剂具有低温环境工作优势。对深空探测40 N低冰点推进剂发动机开展地面热试车,研究了不同推进剂温度(-35~25℃)和室压(1.6~2 MPa)下的发动机工作特性,并与NTO/MMH常规推进剂进行比较。结果表明,在推进剂宽温域内,发动机能在额定工况下(混合比=1.65,室压=1.8 MPa)正常地稳态和脉冲自燃点火工作,其燃烧室效率和喉部温度随着推进剂温度降低而轻微地下降。发动机以12~60 ms脉宽持续脉冲工作时产生平均室压冲量为0.021~0.127 MPa·s,各室压波形完整、一致性较好,且基本不受推进剂温度变化影响。与常规推进剂相比,低冰点发动机的燃烧室效率降低了约1%,开机响应时间延长了近3 ms,且存在室压波动幅度增大现象,由于高饱和蒸气压的MON-25喷注气化引起雾化和燃烧过程脉动。室压波动特征频率在150~350 Hz内变化,通过提高室压、降低推进剂温度等抑制气化的方法能有效地减弱波动幅度至常规推进剂水平,并使特征频率消失。

低冰点推进剂对液体火箭发动机性能影响研究

针对低冰点推进剂在液体火箭发动机性能研究中的重要性,对使用MON-25/DT-3组合的低冰点推进剂液体火箭发动机的启动过程及稳态过程进行研究。建立了发动机系统的数学模型,采用Matlab/Simulink构造系统的仿真模型。根据仿真结果比较和分析了不同初温的推进剂对燃烧室压强、发动机比冲和推力等各方面性能的影响,得出了这三个参量与推进剂初温的拟合关系式。

低冰点推进剂性能分析与发动机试验验证

低冰点推进剂MON-25应用于低温环境贮存和工作的飞行器中,可降低防止推进剂结冰可能产生的附加重量与能量消耗。通过对MON-25推进剂进行性能分析与试验验证,评价应用此推进剂的可行性。热力计算结果表明相同温度下,混合比相同时,MON-25推进剂组合的比冲性能比MON-3组合高;传热计算表明,在相同的初始温度下,由于MON-25组合性能高,内外壁温度略有提高;地面热试车结果证明更换MON-25推进剂后推力室能可靠工作,并且燃烧效率略有增加,发动机响应性能基本一致。