隔层式双脉冲发动机尾部点火过程流固耦合特性研究

为研究隔层式双脉冲发动机Ⅰ脉冲尾部点火过程对隔层和Ⅱ脉冲药柱结构完整性的影响,以雷诺时均Navier-Stokes方程、k-ωSST湍流模型和固体推进剂热传导方程为基础,基于耦合传热方法建立推进剂点火与燃烧加质模型,同时结合流固耦合方法,详细分析了点火过程中燃气的非定常流动特性以及燃气冲击作用下隔层和Ⅱ脉冲药柱结构的力学特性。计算结果表明,尾部点火药气体喷射入药柱后端内孔和翼槽内形成回流区,导致翼槽侧表面首先点燃,同时迅速产生了二次着火点,加快了火焰传播过程,提高了升压速率;点火过程中燃烧室内初始低温气体被挤压至燃烧室头部,并与高温燃气持续相互作用,引起燃烧室头部压力剧烈振荡;点火冲击过程中,隔层表面压力差距较大,隔层外表面上等效应力最大值为3.7MPa,最大总变形量达10.1mm。

固体发动机尾部点火性能影响因素分析

采用准一维非定常数值模型,对某小型固体发动机尾部点火瞬态过程进行性能预示;以预示结果为基础,对尾部点火性能主要影响因素进行了参数研究。研究结果可为尾部点火器和喷管堵盖的点火匹配性设计提供有益指导。

小型固体火箭发动机尾部点火设计与实验

根据固体火箭发动机点火器设计经验,选用赛璐珞为点火器盒体材料、黑火药为点火药,并以点火压强作为发动机装药可靠点燃的判据。采用头部点火设计经验公式对端面-侧面燃烧、尾部点火的小型固体火箭发动机点火药量进行了初步估算。为获得点火器的点火压强、点火延迟时间等性能参数,设计、加工了模拟发动机尾部点火空间的试验容器,研究了电点火头、电点火管点火方案在不同条件下的试验情况。结果表明,虽然点火药量相同,但两种点火方案的点火压强、点火延迟时间、喷管堵片的打开方式却存在较大差异。基于发动机可靠性、维修性考虑,将电发火管点火方案作为优选方案,并通过发动机点火试验的成功考核。

小型固体火箭发动机尾部点火器设计方法

以尾部点火装置安装位置为分类方法,以点火装置燃烧产物与发动机装药的不同换热方式为基础,对典型的小型固体火箭发动机的尾部点火设计方法和设计中需要重点考虑的问题作了较为全面的介绍。以某型号发动机尾部点火设计为研究对象,对点火序列设计、点火药量的估算、喷管堵片的设计方法进行了阐述。通过调整点火药量、喷管堵片设计状态,使点火压强逐步提高,解决了发动机研制初期出现的点火延迟、不点火等技术问题。

边界条件对尾部点火性能的影响

通过模拟点火空间、改变点火药量及喷管堵片厚度的技术措施 ,解决了某发动机尾部点火装置研制过程中出现的点火延迟等技术问题 ,试验研究表明 ,对尾部点火设计而言 ,单靠增加点火药量并不是解决发动机点火延迟问题的有效途径。通过改变点火边界条件 ,使得点火药量与喷管堵片设计厚度协调、匹配 ,在解决发动机点火延迟等技术问题中起着重要作用。