小推力液体火箭发动机燃烧与传热数值仿真研究

针对边区液膜冷却型小推力液体火箭发动机,引入VOF模型模拟冷却液膜,使用数值仿真手段计算了发动机推力室突扩构型对燃烧效率与传热特性的影响.对比可见计算结果是可靠的,计算表明无量纲台阶高度H*从0.111增加到0.222,燃烧效率增加0.35个百分点、燃烧效率随无量纲台阶长度L*增加变化较小、另外传热特性受H*与L*的影响都不大.这表明在扩张型推力室中,燃烧效率下降的主要原因是壁面附近的气态MMH无法与氧化剂有效混合.     

基于多目标优化的液体火箭发动机减损与延寿控制

着重分析了减损与延寿控制律的综合过程,提出其基于多目标优化方法的理论基础。在建立某型液体火箭发动机系统动力学模型、关键部件之涡轮叶片的结构分析模型及其材料损伤模型的基础上,分析了应用非线性规划法求解减损与延寿控制律的过程。对发动机起动过程实施减损与延寿控制,结果表明在系统性能略微损失的情况下,可以较大幅度地减小涡轮叶片的损伤,从而达到延长发动机工作寿命的目的。     

Research on the influences of confining pressure and strain rate on NEPE propellant: Experimental assessment and constitutive model

In order to study the influences of confining pressure and strain rate on the mechanical properties of the Nitrate Ester Plasticized Polyether (NEPE) propellant, uniaxial tensile tests were conducted using the self-made confining pressure system and material testing machine. The stress-strain responses of the NEPE propellant under different confining pressure conditions and strain rates were obtained and analyzed. The results show that confining pressure and strain rate have a remarkably influence on the mechanical responses of the NEPE propellant. As confining pressure increases (from 0 to 5.4 MPa), the maximum tensile stress and ultimate strain increase gradually. With the coupled effects of confining pressure and strain rate, the value of the maximum tensile stress and ultimate strain at 5.4 MPa and 0.0667 s⁻¹ is 2.03 times and 2.19 times of their values under 0 MPa and 0.00333 s⁻¹, respectively. Afterwards, the influence mechanism of confining pressure on the NEPE propellant was analyzed. Finally, based on the viscoelastic theory and continuous damage theory, a nonlinear constitutive model considering confining pressure and strain rate was developed. The damage was considered to be rate-dependent and pressure-dependent. The constitutive model was validated by comparing experimental data with predictions of the constitutive model. The whole maximum stress errors of the model predictions are lower than 4% and the corresponding strain errors are lower than 7%. The results show that confining pressure can suppress the damage initiation and evolution of the NEPE propellant and the nonlinear constitutive model can describe the mechanical responses of the NEPE propellant under various confining pressure conditions and strain rates. This research can lay a theoretical foundation for analyzing the structural integrity of propellant grain accurately under working pressure loading.     

点火载荷下翼柱型装药结构完整性数值分析

针对固体火箭发动机翼柱型装药在点火载荷下结构完整性问题,提出了一种考虑三维损伤黏弹性本构性的数值模拟方法.基于商业有限元软件的二次开发平台,编写用户子程序,展开有限元数值计算,获取翼柱型装药在固化降温、点火载荷下装药结构的应力、应变与位移场分布.结果表明,在温度载荷与点火载荷下,药柱内表面变形模式是不同的.然而,不管在...     

嵌银丝贫氧推进剂燃烧特性

采用试验发动机法 ,对嵌银丝铝镁贫氧推进剂的燃烧特性进行了研究 ,得到了低压下嵌银丝铝镁贫氧推进剂的燃烧规律 ,研究了银丝直径和贫氧推进剂配方对嵌银丝发动机燃速的影响。结果表明 ,嵌银丝贫氧推进剂的燃烧过程由初始工作段、稳定工作段和结束段组成 ;采用较粗的银丝 (0 3mm和0 4mm)可以显著提高贫氧推进剂的燃速 ;提高贫氧推进剂的基础燃速也是提高嵌银丝贫氧推进剂燃速的有效方法之一。     

新型F1ash单片机智能温控系统设计

采用新型的Flash单片机、信号采集电路与温控电路等构成一个对固体火箭发动机温控系统 ,满足其固体火药的初始温度设计要求。     

航天器推进系统气液路故障仿真

为了研究和分析航天器推进系统气液路故障的发展变化规律及对整个推进系统性能的影响,在某挤压式航天器推进系统仿真模型的基础上,分别采用Realizable k-ε湍流模型和一维可压缩流模型对气路泄漏和堵塞故障进行动态仿真,采用一维不可压瞬变管流模型与变流量系数模型对液路泄漏和堵塞故障进行仿真分析。仿真结果表明:推进系统增压气路堵塞和泄漏故障,会导致增压不足,使推进剂供应管路压强下降;推进剂供应管路堵塞故障和泄漏故障会导致混合比偏离设计值,使推进系统性能降低。两类故障都会引起推力不足,致使系统性能降低。两者的不同之处在于:堵塞故障下,故障组件上游压强高于额定工况,推进剂消耗低于额定工况;泄漏故障下,故障组件上游压强低于额定工况,推进剂消耗高于额定工况。     

基于多方法协作优化方法的非壅塞式固体火箭冲压发动机导弹一体化优化设计

固体火箭冲压发动机和导弹性能相互之间紧密耦合。从导弹总体方案设计阶段引入一体化设计思想,能充分发挥和协调好固体火箭冲压发动机和导弹的性能,提高了导弹的总体设计水平。采用基于遗传算法、Powell法和模式搜索法的多方法协作优化方法进行了以非壅塞式固体火箭冲压发动机为动力的导弹总体一体化优化设计。算例表明,采用该多方法协作优化方法进行一体化优化设计,可以协调导弹的总体参数,提高导弹的总体性能。     

结合动态时间弯曲与决策树方法的液体火箭发动机故障诊断

对某大型液体火箭发动机的热试车数据及通过发动机模型仿真得到的故障数据进行动态时间弯曲分析,得到弯曲路径集,然后结合决策树方法进行了故障检测和诊断。对于故障试车没有出现漏报警和误报警,对于正常试车没有出现误报警。通过与神经网络、支持向量机等方法所得结果的对比,证明该方法可以成功地应用于火箭发动机的故障检测和诊断。     

液氧甲烷膨胀循环变推力发动机系统方案对比研究

当前对液氧甲烷膨胀循环变推力火箭发动机的研制难点和关键技术认识不够清楚,尤其是在大变比推力调节方案方面。基于整个发动机系统,采用理论计算方法,探讨甲烷膨胀做功能力以及变推力调节方案可行性。分别给出了单涡轮系统方案和双涡轮系统方案,首次给出了不同工况下详细的系统状态参数分布,进行了对比分析,并探讨了甲烷做功能力随室压的变化规律。研究结果表明,甲烷做功能力随着室压的减小呈现先减小后增大的趋势,单涡轮和双涡轮系统方案均能够实现大范围推力调节;相比单涡轮方案,双涡轮方案能够更好地保证混合比,且甲烷气体做功能力利用效率更高,氧涡轮和燃料涡轮功率变化范围较窄,涡轮所处环境较为缓和,因此双涡轮系统方案具备一定优势。