可渗透喷管动态工作特性数值研究

可渗透喷管是一种新型的高度补偿喷管,能够实现自适应高度补偿,在单级入轨技术领域有重要研究意义。采用建立瞬态模型的方法对一定落压比范围的可渗透喷管进行数值模拟,通过动态分析,明确了可渗透喷管内部波系结构的生成及演化规律,并进行相关推力性能分析。研究结果表明:当NPR达到72.7时,喷管内出现无附着激波US。NPR较低时,US的产生机理为气动机理;NPR较高时,US的产生机理除气动机理外,还受到喷管壁面形状的影响。US激波起点在可渗透喷管内部时,喷管呈现推力补偿状态,反之则呈现推力损失状态。当NPR小于372.69时,可渗透喷管推力性能优于传统喷管。且可渗透喷管推力补偿最佳的工况是NPR等于70时,该工况下推力系数可提升24%以上。

液体火箭发动机喷管流动特性及高度补偿研究进展

喷管作为液体火箭发动机产生推力的重要组件之一,其内部存在的复杂流动现象对发动机性能具有重要影响。本文综述了该领域的相关研究进展。传统喷管在过膨胀状态下会产生自由激波和受限激波两种分离模式,其非定常、非对称性给发动机带来严重的侧向载荷,也造成流动预测较为困难。采用凹坑或涡轮废气主动射流等方式能够避免受限激波分离的出现,抑制侧向载荷,但却无法对喷管损失的性能进行有效补偿。通过对传统喷管的创新设计,高度补偿喷管不仅能够有效控制管内流动,还能在不同程度上提升发动机性能。然而,高度补偿喷管形式众多、各有所长,工程应用应谨慎决策。此外,各种形式的高度补偿喷管内仍旧存在激波/边界层干扰、分离、回流等不利的流动现象,亟待对其开展深入研究。