航天液体动力关键技术研究进展与趋势

航天液体动力是一个国家科技实力的重要体现,更是国家安全的重要保障。随着我国航天任务的蓬勃开展,频次日益增加的太空探索活动对航天液体动力提出了更高的需求,航天液体动力的一系列关键技术亟待突破。本研究从液体火箭发动机的系统构成和工作原理介绍开始,系统阐述了航天液体动力的若干关键技术及其研究最新进展;在此基础上,归纳了液体动力技术的发展趋势,并考虑多学科交叉共融发展,对实现关键技术突破的技术路线进行了展望,以期为未来的航天液体动力发展提供参考。

双组元液体动力环境下3D C/SiC复合材料喷管烧蚀性能

为明确C/SiC陶瓷基复合材料喷管在液体火箭发动机工作环境的烧蚀特性,采用先驱体浸渍-裂解(PIP)工艺制备得到3D C/SiC复合材料喷管,并对喷管进行多种工况环境下的地面热试车烧蚀考核。结果表明:制备得到的3D C/SiC复合材料喷管能够满足液体火箭发动机多种工况环境下抗烧蚀性能要求,喷管喉部线烧蚀率约为3.92×10^(-4) mm/s;热试车烧蚀实验后喷管入口圆柱段、收敛段、喉部及扩张段外型面均残留有大量白色物质SiO_(2),喉部局部出现烧蚀坑洞现象;C/SiC复合材料液体火箭发动机工作环境下的烧蚀机理为机械冲刷烧蚀和氧化烧蚀。

液体动力润滑滑动轴承概率设计

为了最大限度地满足液体动力润滑径向滑动轴承的承载量系数值,以达到滑动轴承承载能力的要求,提出液体动力润滑径向滑动轴承概率设计的数学模型,并给出了具体的概率设计方法。实例计算结果表明,该方法实用、合理。

液体动力陀螺仪快速启动系统稳定性分析

液体动力陀螺仪是远程简易控制火箭姿态控制系统的关键敏感元件。文中给出了一种新的电磁控制方案,在火箭弹发射准备阶段,使陀螺轴快速趋近于弹轴并对其进行跟踪。借助液体动力陀螺仪的信号检测线圈给出陀螺惯性轴相对于弹轴的离轴角信号,经适当变换后送至电锁控制线圈,即可产生电磁控制力矩,促使陀螺轴向降低离轴角的方向进动,从而使发射后陀螺仪能正确感受弹轴的方向变化。导出了控制系统的理论模型,并使用李亚普诺夫直接法研究了系统的稳定性,给出了控制系统的稳定条件;同时就弹轴摆动对陀螺惯性轴的影响进行了仿真研究,仿真结果验证了算法的有效性。

构建基础研究平台,推动液体动力技术创新发展

阐述了液体动力技术基础研究的内涵,从液体动力装置的技术复杂性和严酷的工作环境两个层面对基础研究的重要性进行了论述。探讨了液体动力技术基础研究两大领域、6个技术分支和23个具体研究方向的主要研究内容。简要介绍了目前所拥有的研究能力和已取得的部分研究成果,提出了未来发展思路和措施建议。

提升基础研究平台能力,支撑液体动力技术创新发展

从基础理论与设计准则创建、提高产品质量与可靠性、支撑关键技术攻关及引领技术创新发展等层面论述了液体动力技术基础研究的重要性。介绍了俄罗斯、美国、欧洲及日本等相关领域的发展概况,并与国内基础研究情况进行了比较。从优化整合资源、创新体制机制、强化队伍建设及增加研究经费等方面,提出了提升我国液体动力技术基础研究平台能力的对策。

液体动力润滑径向滑动轴承优化设计

本文通过满足液体动力润滑径向滑动轴承给定的承载量系数值 ,来达到滑动轴承承载能力的要求。并以此为目标提出了液体动力润滑径向滑动轴承优化设计的数学模型。给出了具体的优化设计方法。实例计算的结果表明 ,本文所述方法适用、合理。

液体动力润滑径向滑动轴承可靠性设计

本文在现行液体动力润滑径向滑动轴承设计方法的基础上，将承载量系数及影响该系数的轴承数当随机变量处理。提出了在给定承载量系数允许值的条件下，液体动力润滑径向滑动轴承的可靠性设计方法；推导出了轴承间隙的计算公式。进行了实例计算。

热液体动力扭带清洗动力学及其工程应用

为了解决传统扭带存在自转动力矩弱和传热强化幅度低的问题,研究入口反旋斜齿扭带的动力学理论,方法是将总动力矩分解为虚拟的光滑扭带动力矩和虚拟光滑扭带下的螺旋液流对斜齿的冲推力矩之和,运用动量矩定理分析建立了动力矩计算式.以此式指导结构优化和工程应用,使自转动力矩和传热系数均比传统扭带有了成倍提高,设备总阻力仍然在工程许可范围内,成为可以广泛应用于较低流迷下自动清洗防垢与高效强化传热的新元件.

液体动力润滑滑动轴承实验方程的研究

在HZS－1型滑动轴承试验台上进行一系列试验，测定了全液体润滑条件下轴承摩擦系数变化的规律，提出用电子计算机辅助进行一元线性回归分析，建立了轴承摩擦系数试验方程，为机械设计提供了依据．

液体动力研制体系数字化转型的探索与思考

在数字化转型的大趋势下,如何优化升级液体动力研制体系,支撑液体动力技术和能力的综合提升,成为当下亟需解决的问题。在分析了国内外航空航天企业数字化转型的现状与趋势、数字化技术与液体动力融合过程的基础上,通过研制流程再造,提出了液体动力数字化研制体系的总体框架。结合工程实践,开展了协同研制、集成设计、知识管理、数字化制造等方面的探索,并对数字化转型工作进行了深入思考,重点分析了数字化转型的路径选择、对信息化建设的挑战,为加速液体动力研制体系的数字化转型提供了方向,对其他制造业的数字化转型也有借鉴意义。

ISG型混合动力系统滑动轴承液体动力润滑性能探讨

建立了包括滑动轴承、机电耦合轴和发动机缸体在内的混合动力系统轴系数学模型,依此模型对混合动力系统轴承液体动力润滑性能进行分析,分别计算了一个工作周期内不同混合动力工况和不同电机功率情况下滑动轴承的偏心率和油膜压力。计算结果的分析表明,混合动力工况改变和电机功率的增大不会明显影响混合动力系统轴承的偏心率和油膜压力;根据机电耦合轴电机端轴承的油膜压力和偏心率可以优化电机轴承以及电机的选型和设计。

中国运载火箭液体动力系统发展方向研究

阐述了液体动力系统发展规划研究对运载火箭的重要意义,梳理了国外运载火箭液体动力系统发展态势,初步提出我国运载火箭液体动力系统发展需求及重点发展方向规划,为我国运载火箭液体动力系统发展和航天强国建设提供参考。

最小流量调节阀液体动力噪声理论预测分析

分析了150Tz668Y-450W型最小流量调节阀产生液体动力噪声的原因,介绍了调节阀的结构特点,论述了应用CFD数值模拟方法预测和计算噪声的流程和分析结果,提供了最小流量调节阀结构改进和性能提升的理论依据。

分布式蓄热供热与液体动力加热器——电力需求侧管理的现场解决方案

采用分布式电蓄热供热可以在电网现有构架下实现平谷作用,同时还可以帮助燃气管网实现削峰,能够优化城市能源系统,减少输送环节损耗。采用 “火箭鱼雷” 技术的液体动力加热器,可以将化学水、水泵等被简化,形成系统上的优化,再结合蓄热水箱,能够建立一种简便易行的分布式电蓄热供热系统。

液体动力加热器

哈尔滨航空工业集团机电公司与哈尔滨永安热能发展有限公司，联手乌克TEK机械研究所，共同开发“绿太阳”液体动力加热器，该产品是全新概念的供热产品，即利用“空化现象”将液体动能转化为热能，它改变传统的供热方式。“空化现象”是液体高速流经“空化发生器”，在其内表面产生接近真空的负压，使液体达到沸点而产生大量的微小气泡，在周围水压作用下，气泡经过撞击，内部急剧爆裂、相互摩擦，形成强大的冲击波，释放出巨大能量，从而使液体变热。

挠性捆绑液体火箭动力学与仿真

将凯恩方法 (适用于质点和刚体 )扩展到挠性体的动力学研究 ,利用拟速度和拟速率的概念推导拉格朗日方程 (称为拟速度拉格朗日方程 ) ;应用拟速度拉格朗日方程 ,详细推导并建立了大型捆绑运载火箭六自由度动力学模型。该模型不仅考虑了运载火箭 (变质量、变结构 )横向振动和轴向扭转的影响 ,还进一步考虑了贮箱内液体晃动的影响。作为上述理论和方法的应用实例 。

ISG型混合动力系统轴系动力学性能分析

为了探讨ISG型混合动力系统轴系的动力学性能,建立了包括机电耦合轴、滑动轴承和发动机缸体在内的混合动力系统轴系数学模型,依此模型对混合动力系统动力学性能进行分析,计算了机电耦合轴扭振频率和曲拐应力分布,同时计算了一个工作周期内不同混合动力工况下滑动轴承的偏心率和油膜压力.通过对计算结果的分析表明:机电耦合轴的混合动力改造不会在发动机工作转速内出现扭振共振;混合动力改造后的机电耦合轴强度不满足要求,需要优化设计和重新校核;混合动力工况不会明显影响混合动力系统轴承的偏心率和油膜压力;根据机电耦合轴电机端轴承的油膜压力和偏心率可以优化电机轴承以及电机的选型和设计.

螺线轴承的流体动力特性

本文采用边界元方法,对各种偏心率下螺线轴承的流体动力特性、流场和摩擦损耗进行了分析.得到了螺线轴承中轴颈表面、轴承表面的压力随偏心率的变化而变化的规律.