基于氮气挤代的推进剂供应系统动态特性研究

燃料供应系统能否将燃料按一定流量和比例快速输送至燃烧室进行燃烧,以供发动机做功是鱼雷启动过程的决定性因素。文中建立了适用于鱼雷能源供应系统的一维可压缩数值仿真程序,用于基于氮气挤代的典型鱼雷推进剂供应系统模型的动态特性仿真;通过经典文献及Fluent数值仿真方法对一维程序进行交互验证,一维仿真结果与两者相近,程序可用于对推进剂供应系统模型内部非定常流动状态的仿真。研究了活门直径、高压气舱压力及推进剂舱容积对推进剂供应系统模型动态响应特性的影响。结果表明,活门直径的增大可以缩短系统的平衡时间并减弱高压气舱压力变化对系统平衡时间的影响;在研究范围内,推进剂舱容积的增大,也会导致系统平衡时间的延长以及最终稳定压力的降低。

推进剂供应系统增压过程仿真

在大型液体火箭推进系统中,推进剂供应系统对贮箱压力有着严格的要求,增压系统作为可靠性环节的关键系统,工作过程复杂,需要进行仿真分析和试验验证,以改进设计。应用系统仿真技术,对某推进剂供应系统的增压过程进行了仿真,仿真结果与试验情况基本吻合。仿真结果表明缓冲阀可以有效地抑制增压过程压力振荡。此外,系统增压时间不能低于17s。

低温推进剂供应管道系统充填过程的动力学模型

研究了低温推进剂液体火箭发动机供应管道系统充填过程的建模问题。低温推进剂的充填相变过程采用均相模型,对推进剂充填管道系统进行有限元分割,应用基本守恒定律于充满推进剂的单元和充满气体的单元,两相单元采用等效流容方程,建立了低温推进剂管道充填过程的有限元状态变量模型。充填的容腔视为两相单元,建立了其动力学模型。利用本文的模型,对液氢、液氧推进剂的管道充填过程进行了仿真计算,给出了有关计算结果。

某四机并联试车推进剂供应特性研究

采用计算流体力学方法,对某型号发动机四机并联试车推进剂供应管路所采用的分流管组件在发动机稳态工况下的推进剂流动特性进行仿真计算,并对分流管组件在发动机启动过程所产生的瞬变流动特性进行分析。计算表明,采用分流管分流的四机并联试车各发动机入口速度场与压力场均匀,可以满足发动机启动过程管道瞬变流动的要求。试验结果证明,数值计算的方法可以对推进剂供应管路设计与改进进行有效指导,对试验结果进行预测。

试车台推进剂供应系统自动调节中的扰动抑制方法讨论

对试验台推进剂供应系统自动调节中的扰动问题进行了探讨,简要分析了扰动现象发生原因,提出了抑制方法,并且讨论了闭环系统和串级闭环系统抗扰动的能力。

液体火箭发动机试验台推进剂供应系统自动调节方法探讨

本文针对液体火箭发动机试车台推进剂供应系统的数学模型进行了讨论,提出了该系统的自动调节方案,简述了调节器的设计,说明在试验中用自调谐PID调节器能够实现对涡轮泵入口压力自动调节。

并联式液体运载火箭交叉输送仿真与控制研究

为加快交叉输送技术在新一代大型液体运载火箭上的应用,基于现役的长征七号运载火箭,采用交叉输送方案对其起飞级进行了重新设计与论证,并通过Modelica语言搭建了起飞级交叉输送模型。考虑全飞行任务中的过载变化,对交叉输送的稳态和瞬态过程进行了仿真,对交叉输送的控制方案进行了设计并对其非正常工况下的调节能力进行了验证。仿真与计算结果表明:长征七号运载火箭在进行交叉输送方案设计时需要优先考虑较轻的助推级贮箱结构质量;采用管路-管路型交叉输送方案并搭配基于压力差的闭环控制方案能够满足全飞行过程的工作需求,在初始液位1 m偏差的情况下50 s内可达到动态平衡,在一台助推级与一台芯级发动机先后关机的情况下,可保证分离时刻液氧贮箱液位偏差不超过0.9%,煤油贮箱不超过0.5%;分离时刻建议先打开芯级隔离阀再关闭交叉隔离阀,并适当延长阀门动作时间以减小水击压力。

航天器推进系统气液路故障仿真

为了研究和分析航天器推进系统气液路故障的发展变化规律及对整个推进系统性能的影响,在某挤压式航天器推进系统仿真模型的基础上,分别采用Realizable k-ε湍流模型和一维可压缩流模型对气路泄漏和堵塞故障进行动态仿真,采用一维不可压瞬变管流模型与变流量系数模型对液路泄漏和堵塞故障进行仿真分析。仿真结果表明:推进系统增压气路堵塞和泄漏故障,会导致增压不足,使推进剂供应管路压强下降;推进剂供应管路堵塞故障和泄漏故障会导致混合比偏离设计值,使推进系统性能降低。两类故障都会引起推力不足,致使系统性能降低。两者的不同之处在于:堵塞故障下,故障组件上游压强高于额定工况,推进剂消耗低于额定工况;泄漏故障下,故障组件上游压强低于额定工况,推进剂消耗高于额定工况。

挤压式供应系统气瓶压力仿真

以挤压式液体火箭发动机为研究对象,对发动机推进剂供应系统工作过程进行了理论分析,利用AMESim软件建立了仿真平台,计算了发动机工作过程气瓶压力。将仿真计算结果与试车数据进行对比,结果表明仿真计算结果与试车数据一致性较好,验证了仿真模型建模思路的正确性,为气瓶压力计算提供了一种方法。

液体火箭发动机关机水击的数值模拟

基于特征线法对某液体火箭发动机小尺寸推进剂供应管路的关机水击进行了数值模拟。研究了发动机关机后推进剂管路的压力瞬变特性,并验证了数值模拟的正确性,同时通过实例计算分析测压支管直径和长度改变时测压支管端部压力与阀门处压力的关系。结果表明:测压支管的存在使实测点与管路内压力瞬变特性可能有较大差异,是造成测量数据不能正确反映管路内真实压力的原因。

火箭发动机水击压力数值模拟分析

依据水击理论,以某液体火箭发动机为例,采用特征线法建立推进剂供应系统一维流动数学模型,实现了关机水击数值模拟。实例计算分析了测压导管对水击过程的影响。

没有密封的韩国航天梦——从“罗老”号两次推迟发射看火箭/导弹的维护技术

韩国继两次发射失败后而高调宣传的第三次"罗老"号运载火箭发射,在2012年10月和11月一再推迟,这让民族情绪高涨的韩国航天业再次遭受沉重打击,也让外界对韩国运载火箭发展能力产生质疑。从目前透露的原因看,这两次发射分别由于硬币大小的垫片和简单的机电故障造成发射推迟,小小的垫片和简单的机电机构如何会使韩国航天梦蒙上阴影?它们在火箭和导弹上发挥着怎样的作用?如何确保其可靠性呢?