大型低温液体火箭“零窗口”发射技术

我国大型低温液体运载火箭组成系统多、各系统耦合关联程度大、射前流程复杂,实现“零窗口”发射难度大。基于大型低温液体运载火箭的系统特点和射前约束条件,提出了实现“零窗口”发射的技术方案。通过能力挖潜主动拓展了任务故障适应性和窗口宽度,并辅以科学的测试发射策略,将技术和流程相结合,共同实现大型低温运载火箭“零窗口”发射目标。这对全面提升大型运载火箭和发射场“零窗口”发射能力、适应未来航天发展需求具有十分重要的意义。

低温液体火箭发动机氢主阀动态特性仿真分析

低温液体火箭发动机阀门多采用气控菌阀,阀门开关动态特性对发动机启动和关机性能存在重要影响。因此,在设计阶段获取准确的阀门开关动态特性至关重要。针对某型低温膨胀循环发动机氢主阀,采用AMESim仿真软件对其工作过程进行动态特性仿真,以获得阀门启闭动作时间与启闭过程中出口压力变化情况,并将仿真结果与试车数据进行对比,结果表明:仿真结果与试车数据变化趋势基本一致,低温下阀门打开时间变长,关闭时间不变。同时对影响阀门启闭动作时间的参数进行分析,结果显示阀门动作时间随开关作动力增大而减少,随控制腔容积增大而增加。因此,提出的气控菌阀动态特性仿真方法具有较高的可行性和准确性,可用于各类气控菌阀动态特性分析,为气控菌阀设计提供了参考依据,有助于缩短产品研制周期,降低生产成本。

低温液体火箭发动机模拟预冷过程的传热与压降

介绍了低温液体火箭发动机模拟预冷实验的装置及测量系统 ,报告了预冷实验的过程及结果 ,并进行了分析和讨论。

低温液体火箭发动机循环预冷模拟试验

进行了低温液体火箭发动机自然循环预冷过程的模拟实验 ,试验证明了回流管进入储箱液面之上和进入液面之下的两种方案均可实现自然循环预冷 ,但是要维持自然循环继续进行 ,前者必须增加引射 ,而后者不需引射。

低温液体火箭发动机重复使用技术分析

为降低一次性运载火箭发射成本,宇航界一直在致力于研制像飞机一样可以多次自由进出太空的重复使用运载器。占全箭成本三分之一的发动机,是重复使用运载器研究的重要部分。在已获得的研究成果基础上,分析国内外重复使用技术发展特点,指出液体火箭发动机是近期实现运载器重复使用的现实动力方案,并据此初步确立发动机重复使用技术指标体系和推进剂组合,提出发动机重复使用关键技术。

特能213所火工品助力我国最大双低温液体火箭发动机全系统试车成功

2019年5月18日,蓝箭航天自主研发的国内首台80吨液氧甲烷发动机20秒试车圆满成功,一次性通过热试车考核。此次参试的“天鹊”(TQ-12)发动机在一周时间内共进行了4次试车,最长试车时间为20秒,发动机起动关机平稳迅速,稳态工作段参数正常,各项性能均达到了设计要求。

低温液体运载火箭输送系统空化特性研究

低温液体运载火箭输送系统空化将导致发动机泵入口压力下降,偏离设计工况,严重时可能引发涡轮泵夹气,为运载火箭飞行可靠性带来灾难性影响。采用数值仿真与地面全尺寸出流试验相结合的方法,系统研究了低温输送系统空化特性及发展规律。结果表明,贮箱压力、飞行过载、液柱高度、推进剂温度、出流口型面等参数均对空化的发生与发展有重要影响,且相互之间耦合效应显著;出流口处存在局部限流环节,是初始空化诱发的位置;当输送管直管段当地静压不足以抑制空化时,空化可能沿输送管向下游传递;合理控制当地静压是抑制空化初生和沿流动发展的有效措施。

过冷液氧增压排液过程数值模拟研究

为探究大容积贮箱中过冷液氧增压排液过程的热力学特性,基于流体体积法(VOF)和蒸发冷凝模型,构建了过冷液氧排出过程的数值模型。采用文献的实验数据验证了数值模型的准确性,并开展了变流量进气增压排液过程的罐内流场特性分析。研究结果表明,过冷液氧排出过程蒸发冷凝对气枕压降影响显著,采用变流量进气增压的方案能够较好地保持气枕压力稳定,使得气枕压力在3%以内波动。排液过程中,过冷液氧先升温明显,增压随着排液进行,贮箱气枕区域会出现涡状流,气体温度在水平方向有一定波动。

液体火箭发动机自然循环预冷回路的数值研究

针对低温液体火箭发动机预冷自然循环回路的流动与传热过程,建立了一维非稳态均相流数学模型,采用反环状流和弥散流两种流型描述膜态沸腾流型及传热特性.数值计算结果表明:自然循环预冷回路中推进剂流量的不稳定特性是由驱动力——循环回路释热量的不稳定性造成的;预冷过程约80%的管路壁面温度下降由膜态沸腾所引起;反环状流和弥散流膜态沸腾流型的引入,可较好解释回流管壁面温度在预冷过程中的逆向分布规律.

汽蚀文氏管内部空穴两相流动数值计算与试验比较

在某低温液体火箭发动机汽蚀文氏管内部空穴流动现象分析的基础上,建立了空化泡动力学模型,基于FLUENT软件进行汽蚀文氏管内部气液两相流的数值模拟,数值模拟介质分别为水、液氢和液氧,并将模拟结果同水调试验和试车数据进行比较。结果表明,数值模拟的技术应用为汽蚀文氏管的设计奠定了理论基础。

液氧管路燃气射流冷凝压力脉动传播特性研究

针对液氧/煤油补燃循环发动机液氧管路中,因发动机不稳定燃烧、系统结构振动、阀门启闭等原因产生压力脉动,从而影响推进剂流动及相间传热传质的问题,基于欧拉两流体模型构建了低温两相流动冷凝压力脉动传播数值模型,运用计算流体动力学(CFD)模拟研究了压力脉冲传播下气氧-液氧大温差掺混冷凝的两相流场瞬态分布特性及其松弛特性,分析了压力脉冲极性、幅值和持续时间对流场松弛时间、脉动传播速度和衰减率等传播特性的影响规律。模型预测结果与前人实验数据呈现良好的一致性。计算结果表明:相比于稳定冷凝状态,幅值为100 kPa、持续时间为0.1 s的正压力脉冲使气相冷凝长度缩短9.3%,相同参数的负压力脉冲则使其相对延长7%。正脉冲幅值的增加使得其平均传播波速增大、衰减率减小,负压力脉冲则相反;波速和衰减率与脉冲持续时间呈负相关性,随脉冲持续时间由0.01 s增长至1 s,正、负压力脉冲平均波速减小约65%,平均衰减率分别减小约51%和90%;松弛时间随脉冲幅值、持续时间的增加均增加,对脉冲极性的依赖性很小。该计算结果可为液氧/煤油补燃循环发动机推进系统动特性分析提供有效依据,为提升低温液体火箭安全性和稳定性提供一定的参考。