混合火箭发动机燃料退移特性的数值计算

混合火箭发动机在航天推进领域优势明显,但由于氧化剂和燃料相态不同,燃料退移的机理和特性比较复杂。采用自行编写的混合火箭发动机程序(HRM)模拟了这种发动机的非稳态工作过程。通过该程序实时数值求解了从氧化剂注入端到尾喷管的全部物理化学过程,并基于燃料表面上气固间的质量和能量耦合,运用燃料表面动态退移和两步计算方法,模拟了燃料退移。在与发动机推力和燃料退移量等实验数据对比的基础上,给出了燃料退移速率方程和燃料退移速率随燃烧室直径的变化规律,确定并分析了影响混合火箭发动机尺度效应的因素。

固体燃料超燃冲压发动机燃烧室的数值仿真

基于一种固体燃料超燃冲压实验发动机的实验数据,使用数值模拟软件分别对超燃冲压发动机燃烧室的初始状态以及启动后的燃烧流动进行数值模拟。采用用户自定义函数方式给定PMMA燃料进口边界。数值模拟结果显示:燃烧室流场特性分布符合理论分析;燃烧室固体燃料壁面的燃料退移速率与实验数据有一定差异,但是整个燃面沿轴向的燃速分布规律与实验值近似;沿轴向的燃面附近的压力分布与实验结果较为吻合。研究结果表明:该数值计算模型较为合理,对固体燃料超燃冲压发动机的理论研究具有一定参考价值。

固液火箭发动机性能特征

介绍了国外固液火箭发动机研制的进展。阐明了固液发动机比冲、可多次启动 关机、推力可调、安全性好和成本低等特点。分析了固液发动机推进剂的燃烧特性和发动机性能特性、与液体和固体火箭发动机的不同,以及研制的技术难度等。最后探讨了固液火箭发动机的应用范围。

N_2O/HTPB混合火箭发动机的试验和仿真

自行设计、研制了实验室尺度的N2O/HTPB(端羟基聚丁二烯)混合火箭发动机的原理样机,并进行系列试验。分析实时的试验数据,获得了HTPB退移速率方程,以及发动机推力、比冲等性能参数。建立了可模拟发动机工作和性能的仿真模型。发动机主要工作参数的模拟结果和试验数据吻合较好,误差不超过3%。计算结果显示氧化剂与燃料质量比随时间的变化受制于退移速率方程中的系数n,对于N2O/HTPB这种推进剂组合,氧化剂与燃料质量比将随时间降低。对发动机性能的分析评估表明,低氧化剂与燃料质量比对发动机性能影响显著,故有必要增加N2O的流量。