深宽比对氢氧推力室冷却通道传热特性的影响

为了研究液氢冷却的不同深宽比冷却通道结构的传热特性,设计了深宽比分别为15、9.6、6.7和3的4种冷却通道沿圆周均布的分区并联组合式传热试验装置,采取了肋条测温模块以测量肋条不同深度的温度分布,开展了不同室压和混合比的气氢与液氧燃烧环境下液氢的传热特性试验。试验室压为6~7.4MPa,混合比为5.5~7.2。试验结果表明:高深宽比冷却通道换热面积增大,肋条效应更高,换热能力增强;深宽比越大肋条温度分层现象越明显,肋温沿径向逐渐增加;随着冷却通道深宽比增加,冷却剂温升逐渐增加,传热效果增强,但冷却剂流阻先减小后增大。

隔板抑制氢氧推力室不稳定燃烧研究

为了解决某型氢氧推力室高频不稳定燃烧故障,提高燃烧稳定性工作裕度,在推力室喷注器上设计了一周三径形式的隔板稳定装置。冷态声学试验表明:加隔板后推力室一阶切向振型频率会降低,一阶切向振型的阻尼衰减时间缩短;流量扰动燃烧不稳定数值模拟表明:带隔板后推力室室压振荡幅值显著降低;带隔板推力室参加了多次热试验,热试验结果表明:该试验成功抑制了不稳定燃烧,隔板稳定装置工作有效可靠,对推力室燃烧效率无影响。

氢氧推力室内壁用铜合金疲劳及蠕变性能研究

为了获得氢氧推力室内壁用锆铜CuZr0.15和银锆铜CuAg3Zr0.5的低周疲劳特性、蠕变特性和冷热疲劳特性,对比试验研究了在不同温度和应力应变水平下的两种材料。试验结果表明,银锆铜在相同的控制应力条件下比锆铜具有更长的疲劳寿命;而在相同的控制应变条件下,锆铜的疲劳寿命高于银锆铜;在相同应力条件下,银锆铜的蠕变总应变和残余应变均高于锆铜,其抗蠕变损伤性能稍逊于CuZr0.15;在同等热震试验条件下,两种合金的抗拉强度均随热震次数的增加出现小幅下降。相关研究结果可为分析推力室内壁裂纹失效机理,预估推力室内壁的使用寿命,优化冷却通道设计提供依据。

氢氧推力室喷管超声速气膜冷却参数研究

某型氢氧推力室喷管延伸段采用超声速气膜冷却,在面积比35处引入涡轮排气作为冷却气体。通过采用数值模拟的方法,研究了唇高、吹风比、冷却剂流量和静压比等参数对气膜冷却效果和比冲的影响。结果表明:随着唇高的增大,推力室的比冲和推力略微降低,而冷却效率和壁温几乎不变;在主射流压力匹配且射流量一定的条件下,吹风比增大可以轻微地提高气膜冷却效果和发动机比冲;在压力匹配且吹风比一定的条件下,射流量增加可以提高气膜冷却效果;在射流量一定的条件下,主射流压力匹配时,气膜冷却效果最佳,发动机比冲最高。