新型弹簧床结构的HAN基发动机技术

为改善硝酸羟胺(HAN)基发动机催化剂在长时间工作的工况下容易发生破碎而产生空穴的现象,本文提出一种新型弹簧床结构发动机设计方法,对发动机催化床进行改进优化设计。该设计可实现,常温环境下弹簧所提供的最大弹力不足以压碎催化剂;同时在高温环境下,弹簧的最小弹力足以克服催化床受到的流动阻力,可大幅提高发动机工作寿命、性能和可靠性。为验证该设计方法的有效性,分别开展了传统结构和新型弹簧床结构的HAN基1N发动机温启动试验。试验结果表明:在相同试验条件下,传统结构1N发动机温启动次数不超过150次,而使用新型弹簧床结构的1N发动机温启动次数超过了500次,且工作性能更优。试验结果证明了该设计方法的有效性,为HAN基发动机长寿命可靠工作奠定了良好的技术基础。

HAN基单组元发动机均匀分配喷注器设计及试验研究

硝酸羟胺基(简称HAN)推进剂要比肼类推进剂稳定,将相同质量的HAN基推进剂完全分解,HAN基推进剂所需的时间要比肼推进剂要长。为了增大推进剂与催化剂的初始接触面积,使推进剂在催化床内均匀分布,开展了发动机喷注器的均匀分配方式研究。通过采用VOF模型对新型喷注器结构的喷注过程和雾化效果进行数值仿真研究,为喷注器结构优化提供理论支持。同时通过三维PDA(Phase Doppler Anemometry)测量系统,获得了两种喷注器结构雾化液滴空间上的密度分布、直径大小以及轴向速度等对比情况。最后,通过地面热试车试验,对两种喷注器结构的发动机在脉冲温启动、稳态工作性能及燃烧反应特性等方面进行了对比,带喷注芯体的喷注器结构在开机响应特性和燃烧性能方面都更好。