甲基肼-四氧化二氮气相燃烧反应机理构建及反应特性研究

基于层级结构思路构建了包含24组分和25步基元反应的自燃MMH-NTO简化燃烧反应机理Mech25.Mech25机理中MMH-NTO燃烧反应过程包括冷反应(积累热量和自由基)、着火反应(快速放热)、高温燃烧反应(反应平衡)3个阶段.反应机理包含了CH_(3)NHNH_(2)逐步脱氢反应、HONO分解反应、小分子及自由基反应与高温分解反应等.温度敏感性分析表明燃烧温度对CH_(3)NHNH_(2)与CH_(3)NNH脱氢反应最为敏感;热释放速率分析表明CH_(3)NNH与HCO的氧化反应对热释放贡献最大,而HONO分解反应吸热效应最显著,H_(2)O分解反应促使反应由快速放热转为平衡反应;着火延迟敏感性分析表明其对R2反应最为敏感,反应(R2)活化能值对能否发生自着火至关重要;氧燃比影响分析表明,终产物H_(2)O与N_(2)非同步达峰在近当量燃烧区域产生了温度对氧燃比变化不敏感的平台区.与已有简化机理相比,Mech25机理对MMH-NTO反应终态温度预测最为准确,其值与详细机理偏差仅为0.2%.

小冲量推力器深空探测工作性能地面模拟实验研究

对应用于我国宇航领域深空天体探测重大工程的小冲量推力器进行高空模拟热试车研究,考察小冲量推力器稳态及脉冲工作性能和在轨局部高温环境对推力器脉冲性能的影响规律。结果表明,单氧燃互击对-氧燃同向旋流液膜冷却构型的小冲量推力器稳态工作过程可分为四个阶段,旋流液膜行为对发动机推力性能影响较小,但对推力器温度分布有极其重要的影响。4 ms脉宽下推力器实测脉冲冲量为24.7 mN·s,这与国际上同量级先进推力器脉冲性能持平且脉冲重复性良好,1σ脉冲一致性为5%。地面模拟天体高温环境对小冲量推力器脉冲性能影响研究表明,推力器在轨工作脉宽(4 ms及8 ms)下,推进剂温度在25~85℃内变化时其对推力器脉冲冲量的影响极其有限,而当管路局部高温超过入口压力下氧化剂沸点时其脉冲冲量降至额定水平的1/3。推进剂供应温度对小冲量推力器脉冲冲量的影响机制与推力器电磁阀响应时间及温度对推进剂物性的影响规律密切相关。在短脉宽(4 ms及8 ms)下,推力器脉冲冲量受电磁阀响应时间及推进剂初始相态控制;从12 ms脉宽开始脉宽延长为“温度-推进剂物性-脉冲性能”作用链路提供可能。与25℃推进剂工况相比,60℃下脉冲性能小幅下降与推进剂密度下降有关,85℃下脉冲性能下降主要与氧化剂在喷注器内流动过程中发生气化行为有关,105℃下脉冲性能明显下降主要与氧化剂初始相态为气态有关。

甲基肼/四氧化二氮发动机脉冲工况仿真与试验研究

基于简化化学反应模型,对甲基肼/四氧化二氮发动机脉冲工况燃烧特性进行了仿真分析,并结合高模热试车对仿真结果进行了对比验证.结果表明:燃烧室压力在3.7 ms时基本达到稳定;而温度场在8 ms左右达到稳定,室压先于温度场达到稳定;燃烧室壁面液膜热流密度先增大后降低,脉冲工况下发动机推力室壁面液膜冷却效果受脉冲宽度影响较大;不同的脉冲宽度下,燃烧室内的压力上升过程相同,关机后的压力下降过程也基本相同,发动机在2.5~3 ms后能够输出较稳定的推力或冲量.