固体推进剂非线性压强耦合响应特性分析

为获得多阶声模态振荡共同作用下的压强耦合响应函数特性,考虑固体火箭发动机中多阶声模态振荡的非线性燃烧不稳定特点,在线性均质推进剂准稳态分析模型(QSHOD)的基础上,建立了二阶声模态作用下的非线性压强耦合响应模型,并对模型进行了理论分析和定性的实验验证。模型分析结果表明,基频振荡幅值对压强耦合响应函数特性影响较大;随着基频振荡幅值的增大,压强耦合响应函数由线性变为非线性,响应函数从单峰变成双峰,在高频区域形成非线性响应函数峰;在基频振荡的同时,二阶模态振荡使得响应函数的非线性特性更加显著,对非线性响应函数峰值影响较大。该模型结果与典型T型燃烧器实验结果基本相同。

固体推进剂非线性压强耦合响应特性实验研究

为获得固体推进剂非线性压强耦合响应特性,建立了一种非线性压强耦合响应函数的实验测量方法,分别对三种含铝复合推进剂开展了非线性压强耦合响应函数(Rp)的实验研究,获得了推进剂非线性压强耦合响应特性,深入分析了非线性压强耦合响应的影响因素。结果表明,提高触发激励压强以及改变触发激励方式,可以在T型燃烧器中模拟与实际发动机非线性燃烧不稳定相类似的非线性压强振荡特性,从而获得固体推进剂非线性压强耦合响应特性。非线性压强耦合响应函数对轴向各阶频率振荡幅值的变化较为敏感,峰值频率附近的响应值对振荡幅值的变化最为敏感,响应值变化最大,其中响应函数峰值从0.4增大到1.12。中间位置触发激励产生的二阶频率响应值与线性法长度减半对应的一阶频率响应值有明显的不同,进一步验证了线性法和非线性测量结果本质区别。

基于旋转阀的固体推进剂压强耦合响应测试方法

针对固体发动机燃烧不稳定问题,提出一种基于旋转阀的固体推进剂压强耦合响应测试方法,并对应设计了一套可开展冷气和推进剂点火实验的旋转阀实验系统。通过23 Hz、46 Hz、69 Hz 3种不同振荡频率的冷气实验及理论计算,发现两种结果对比误差最大值为4.35%,验证了圆光栅定位组件测试旋转阀次级排气通道面积和压强延迟时间的有效性。进行23 Hz、46 Hz、69 Hz、115 Hz、138 Hz 5种振荡频率的固体推进剂点火实验,结果表明:燃烧室平均压强受振荡频率的影响,由23 Hz的2.88 MPa减小至138 Hz的2.523 MPa;被测推进剂的压强耦合响应函数受振荡频率影响较小,维持在0.80±0.13;该旋转阀方案可行和可靠。

过载下丁羟推进剂压强耦合响应试验研究

主要研究在轴向过载下丁羟推进剂的压强耦合响应,基于双脉冲外部激励的方法,建立了 T 型燃烧器旋转过载试验系统,开展了丁羟推进剂在 0g、5g、15g 轴向载荷下的压强耦合响应试验研究,获得了丁羟推进剂在 T 型燃烧室中的燃面增益常数。试验结果表明,轴向过载值越大,T 型燃烧器平均工作压强越低,包覆套筒里凝相残渣质量越多,分析认为过载下铝粉在药面过度聚集使得铝粉未充分燃烧,导致丁羟推进剂能量没有充分释放;随着轴向加速度的增加,T 型燃烧器燃面增益常数和凝相粒子浓度减小,从而造成阻尼效果明显减弱。