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。

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。

低温推进剂火箭发动机循环预冷系统喷泉非稳现象的数值研究

通过数值模拟,分析了低温推进剂(液氧)火箭发动机循环预冷系统中喷泉非稳现象的过程与机理;计算分析了不同影响因素下的喷泉现象及行为规律;同时,参照针对竖直立管的喷泉失稳边界Murphy曲线,对比探讨了输送管几何与保温参数影响下的自然循环预冷回路的喷泉稳定性边界;进一步地,针对特定循环预冷回路,数值分析并验证了消除喷泉效应的有效措施。

深冷涡喷-火箭组合循环发动机初步分析

为了对国外近年来提出的KLIN循环发动机 (深冷涡喷发动机DCTJ +火箭发动机LRE)的可实现性进行分析验证 ,估算了深冷涡喷 /火箭组合循环发动机的特性 ,结合国外文献的研究 ,认为KLIN循环发动机有效载荷系数高、循环效率高、发展风险小、技术上可近期实现 ,极具开发和应用前景。

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。

低温推进剂火箭喷泉效应及其抑制

针对低温推进剂火箭应用过程中出现的喷泉效应 ,在深入分析其产生机理的基础上 ,介绍了氦气注入、补充加注和循环回流三种相应的抑制方法。试验和应用结果表明 ,这三种方法可有效地实现系统平衡 ,抑制喷泉效应。

长征五号运载火箭动力系统总体技术分析

简要回顾长征五号运载火箭研制历程,结合国外运载火箭动力系统发展态势,系统梳理了长征五号运载火箭动力系统的设计准则和总体方案,详细介绍了与长征五号有关的新型大推力发动机、循环预冷、低温火箭POGO (液体运载火箭结构系统与动力系统动特性相互耦合而产生的纵向不稳定低频振动)抑制、高可靠增压输送、直径5m液氧/液氢模块动力系统试车、无人值守测试发射等一系列具有完全自主知识产权的动力系统关键技术。以长征五号运载火箭技术发展为牵引,提出了低温火箭发动机、全流程自动化测试发射、动力系统故障诊断、先进POGO抑制等技术发展建议,对火箭的长期停放及在轨的使用维护提出了改进建议。

低温输液泵自然循环预冷模拟试验

介绍了低温液体自然循环预冷方案, 并以液氮为模拟推进剂, 进行一系列循环预冷模拟试验, 包括常压或增压环境、气相回流或液相回流、小管径或大管径、回流管绝热或裸露、自流或引射等各种组合。通过分析对比各状态试验时系统所获得的温度、压力数据, 得出气相回流循环预冷试验较液相回流循环预冷试验更能快速、持续地预冷系统, 增压和引射在特定条件下有利于系统保持循环状态等结论。

低温推进剂供应管路预冷充填瞬变流计算

研究了氢氧液体推进剂供应管路预冷充填过程瞬变流的计算方法。采用一维均相拟平衡态流体动力学模型 ,以统一的方程描述亚临界与超临界态流体流动。建立了涵盖主要传热工况的管壁与流体之间的传热模型。采用特征线差分方法求解管流方程。计算结果表明可以近似反映预冷充填过程的动态特性 ,为发动机系统设计与试验提供指导。

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.

氢强迫循环预冷的系统仿真研究

低温液体火箭发动机由于低温特性在起动前必须对发动机及其增压输送系统进行充分预冷。预冷方式很大程度上决定了一枚火箭射前操作程序的复杂性和推迟发射的适应性,具体选择哪一种预冷方式需要综合考虑。通过比较3种常见预冷方式的优缺点,给出了选取预冷方式需考虑的因素和准则。最后通过AMESim两相流库建立了氢循环泵强迫预冷模型,根据系统特性提炼了贮箱气枕压力、循环泵转速和氦隔离密封腔压力等3个影响预冷的因素。仿真结果表明,这3个因素对循环预冷的影响主要是通过改变循环泵出口压力与氦隔离腔密封压力差来实现的。越大的压力差越有利于达到发动机预冷条件。

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。

液氧贮箱自生增压输液模拟试验

以液氮为模拟推进剂,含二氧化碳的氮气为增压气体,进行了液氧煤油火箭的液氧箱自生增压试验研究。通过改变增压气体中二氧化碳的含量,分别模拟了液氧加热气化增压输送和富氧燃气增压输送,同时进行了二氧化碳在液氮中的结晶小试验,通过试验,从原理上验证了含二氧化碳的氮气增压输送液氮方案是可行的,为进一步试验研究及系统设计提供了参考。

气封系统的结构设计及应用

介绍了气封系统的组成、功用及其组件和系统的结构设计。气封系统的设计结构简单、安装使用方便、功能可靠 ,并已成功地应用在低温运载火箭上。

火箭发射架下的谍影

去年10月,印度南方喀拉拉邦首府特里凡得琅市的警方,发现一名来自马尔代夫的女人同掌握国家尖端科技机密的印度空间研究组织的高级科学家有着密切关系。警方立即将情况报告给新德里的中央调查局。这个反谍报机构马上组织专门调查组,终于查出一个旨在刺探印度发展太空计划包括研制弹道导弹技术的间谍网。 印度中央调查局的负责人说,这是印度谍报史上发生的最大的“丑闻”。