小推力发动机高空羽流场数值模拟

以小推力发动机的高空羽流场为研究对象,完成了氮气流的DSMC方法数值模拟研究,对计算方法的可靠性进行了实验对比验证,分析了高空羽流场特性及高空稀薄流动的非平衡效应.结果表明,用DSMC方法与加密网格技术结合可有效模拟高空羽流场,且必须计及气体非平衡效应.皮托压力的数值结果与实验符合得很好.

涡流阀变推力发动机涡流室涡流结构分析

为了研究涡流阀变推力发动机涡流室流动,利用建立的径向压强测试实验装置和三维数值计算模型,进行了涡流室压强分布和涡流结构的研究,获得了涡流室径向压强分布及涡流室旋涡结构。研究结果表明,涡流室内压强分布呈现出中心较小区域变化剧烈,而其余大部分区域变化不明显的现象;流场中心区域存在涡核结构,减小了喷管有效喉部面积,即实现推力调节的有利因素。研究获得计算模型及结论为后续开展涡流阀变推力发动机调节机理分析提供了支撑。

大推力发动机高温隔热屏设计及优化研究

以卫星用大推力发动机高温隔热屏为研究对象,根据传热机理建立了其瞬态传热模型。对不同边界温度条件下高温隔热屏的瞬态传热过程进行数值仿真,且经对比,仿真计算出的隔热屏温度值与试验结果吻合良好,验证了模型的准确性和适用性。利用该模型设计了某卫星高温隔热屏,并分析了隔热屏覆盖层发射率、反射屏发射率、比热容等对隔热屏瞬态隔热性能的影响。研究结果为隔热屏的设计和优化提供了依据。

大推力发动机在轨羽流热效应监测与反演方法

为了获得相对准确的大推力发动机在轨真实羽流热效应数据,提出了一种在轨羽流热效应监测与反演方法,并将其应用于嫦娥四号着陆器.该方法突破400℃宽温区对400 kW/m2短时超高羽流热效应进行精确监测的技术,获得发动机周边温度数据,建立发动机羽流到达目标表面的反演模型.反演结果与嫦娥四号着陆器在轨实测结果一致,验证了该方法的正确性.该方法反演所得羽流热效应数据,可为后续月球着陆器热防护设计提供参考.

变推力发动机仿真计算分析

分析了变推力发动机采用的双调模式,用流量调节器控制推进剂流量,流量定位针栓式喷注器控制喷注压降,保证喷注速度基本不变。根据发动机系统特点建立了主要组件的数学模型,并根据模型进行了仿真计算,最后对发动机前管路流阻影响进行了分析。

基于零维内弹道模型的变推力发动机喉栓型面设计与工作特性研究

为简化内弹道性能与喉栓行程的关系,提高变推力发动机喉栓型面的设计能力,基于零维内弹道模型,提出了喉栓型面位置修正设计方法,使用该方法可以根据预设内弹道调节规律开展喉栓型面设计。以推力随喉栓行程线性变化为例完成了喉栓型面的设计,分析了主要变量偏差对推力的影响,结合数值模拟和地面试验验证了喉栓型面设计方法的正确性和设计构型的推力线性调节规律,研究了喉栓设计构型的动态调节特性。结果表明,设计构型喉栓在稳态条件下具备较好的推力-喉栓行程线性关系,在动态调节过程中,喉栓正向运动时推力过冲小于2%,反向运动时推力过冲可较锥形喉栓降低65%以上。

无毒推进剂泵压式变推力发动机工作过程仿真

根据无毒推进剂泵压式变推力发动机系统方案,建立了组件数学模型,在此基础上进行了工作过程仿真计算,并对主要影响因素进行了分析。结果表明:发动机各组件能协调工作,但起动加速较慢,发动机变推力时阶跃响应较长;起动箱气腔容积越大,起动越快。

壁厚对空间小推力发动机喉部壁温的影响

介绍了空间小推力发动机通常采用的冷却方式及降低推力室喉部壁温的常用方法,分析了通过增加壁厚降低喉部壁温的可能性。通过简化模型,对不同壁厚下的喉部壁温进行了计算,计算结果表明,适当增加壁厚可以起到降低喉部壁温的作用。

矢量推力发动机试车台有限元建模

介绍了矢量推力发动机试车台有限元建模方法和过程,并通过网格密度验证了模型的正确性,为下一步的有限元分析奠定了基础。

卫星用低推力发动机燃烧室新材料的应用

在过去十几年中,使用四氧化二氮/一甲基肼(NTO/MMH)作为液体推进剂的双组元低推力发动机,随着燃烧室新材料的开发、研制和应用,使这种发动机燃烧室寿命更长、更可靠、性能更为优良成为可能,本文对有代表性、有发展前途的几种新材料进行比较,并根据应用新材料的低推力发动机燃烧室的结构特点,分析了不同冷却方式对双组元低推力发动机性能损失的影响,为双组元低推力发动机燃烧室的材料选择、工艺加工、设计优化提供参考。

部分催化过氧化氢变推力发动机的稳定性分析

提出了一种部分催化发动机方案,该发动机在大范围推力调节时能维持压降基本不变;通过与不催化和全催化方案比较,证明该发动机具有更大的稳定工作范围;对该方案发动机的调节性能开展了仿真研究,当采用斜坡输入时,发动机具有快速、稳定的响应特性.

国外单组元变推力发动机应用与关键技术

介绍了国外单组元变推力发动机的应用现状,阐释了单组元变推力发动机的结构和设计原理,总结了研制和改进过程中的关键技术,主要包括径向双层夹套催化床设计、径向喷注器设计、流量稳定调节技术和催化床空穴控制技术等。美国为火星软着陆研制的MR-80和MR-80B无水肼单组元变推力发动机分别应用于“海盗”号和“好奇”号着陆器下降级推进系统。MR-80发动机可实现275~2835 N变推力调节,推力变比为10∶1,比冲为205 s,呈120°均布于“海盗”号着陆器三角形基座的长边。“好奇”号下降级推进系统由2个高压氦气瓶、3个推进剂贮箱、8台单组元变推力发动机、8台单组元250 N姿控发动机、1个压力控制组件和3个推进剂控制组件组成,MR-80B发动机可产生31~3603 N的真空推力,推力变比达到100∶1,比冲范围为204~223 s。

燃烧室新材料在卫星双组元低推力发动机上的应用

对有代表性、有发展前途的几种新材料进行比较 ,并根据应用新材料的低推力发动机燃烧室的结构特点 ,分析了不同冷却方式对双组元低推力发动机性能损失的影响 ,为双组元低推力发动机燃烧室的材料选择、加工工艺、设计优化提供参考。

变推力发动机电液伺服阀振动问题分析与计算

变推力发动机的电液伺服阀在试车时曾出现过剧烈振动,造成推力比下降.经分析,我们认为,电液伺服阀的振动是由瞬态液动力诱发的负阻尼引起的.当时,阀就振动,当时,阀就不振.我们从结构上采取措施,使保证了阀的稳定性,在这个条件下,电液伺服阀在试车中,未出现振动.

新型低压流量定位变推力发动机的研制

本文介绍了流量定位变推力发动机的方案选择、系统结构和研究过程。该发动机用以单片机为主体的数控器控制;取消了常规双调变推力发动机的杠杆系统,依靠液压作动的流量调节阀调节流量与混合比;流量控制的变截面喷注器保持喷注速度。发动机结构简单,质量小。从1989年元月至1992年12月.共生产发动机6台,热试车76次,累计时间1672秒。试车结果表明:发动机工作可靠、性能良好。除最低工况外,阶跃响应时间小于40ms,混合比控制精度为±3%,室压精度为±5%,燃烧效率大于0.90,主要性能指标超过了预定值,达到了目前国际水平.

液氧甲烷膨胀循环变推力发动机系统方案对比研究

当前对液氧甲烷膨胀循环变推力火箭发动机的研制难点和关键技术认识不够清楚,尤其是在大变比推力调节方案方面。基于整个发动机系统,采用理论计算方法,探讨甲烷膨胀做功能力以及变推力调节方案可行性。分别给出了单涡轮系统方案和双涡轮系统方案,首次给出了不同工况下详细的系统状态参数分布,进行了对比分析,并探讨了甲烷做功能力随室压的变化规律。研究结果表明,甲烷做功能力随着室压的减小呈现先减小后增大的趋势,单涡轮和双涡轮系统方案均能够实现大范围推力调节;相比单涡轮方案,双涡轮方案能够更好地保证混合比,且甲烷气体做功能力利用效率更高,氧涡轮和燃料涡轮功率变化范围较窄,涡轮所处环境较为缓和,因此双涡轮系统方案具备一定优势。

创新驱动奔月梦想——中国航天科技集团公司六院嫦娥三号变推力发动机研制侧记

举世关注的嫦娥三号是探月工程二期的关键任务，我国首次突破了月球软着陆、月面巡视勘察、月面生存等关键技术，实现了我国首次对地外天体软着陆，树立了我国月球探测和航天事业的又一里程碑。

民用发动机推力表单建立方法

推力表单是民用发动机在不同飞行条件,不同推力等级下(起飞、最大连续、最大爬升和最大巡航)推力表征参数的表单,它的目标是在稳态条件下实现对推力的精确控制,它直接反映了发动机的实际控制策略,是发动机实现推力管理和飞机实现推力管理的先决条件。

变推力液体火箭发动机研究进展

液体火箭发动机通过将液体推进剂化学能转化为动能,作用在发动机上产生推力,是大型运载器的助推级、一级、二级、上面级及各类空间飞行器常用的动力装置。近年来,随着航天技术的发展,空间探索与空间战略资源竞争更加激烈,2022年全球航天发射次数创新高。值得注意的是,仅美国太空探索技术(SpaceX)公司就执行了61次发射,发射次数接近我国火箭发射总次数,“灰背隼”(Merlin)系列发动机再次受到关注;同时,国际航天界也迎来了深空探测成果井喷期,大范围变推力发动机技术作为探测器月面软着陆主要技术支撑,引发了新一轮变推力液体火箭发动机技术研究热潮。