130吨级重复使用液氧煤油发动机维护维修技术分析

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作者 杨永强 何江 +2 位作者 吕发正 张闯 曹文 《载人航天》 北大核心 2025年第1期104-110,共7页

针对液体火箭发动机重复使用需求,对130吨级液氧煤油发动机进行了技术提升,使其初步具备重复使用能力,并通过了多次地面重复试车考核。通过分析重复使用液氧煤油发动机的技术特点和使用要求,建立了重复使用液氧煤油发动机维护维修技术流... 针对液体火箭发动机重复使用需求,对130吨级液氧煤油发动机进行了技术提升,使其初步具备重复使用能力,并通过了多次地面重复试车考核。通过分析重复使用液氧煤油发动机的技术特点和使用要求,建立了重复使用液氧煤油发动机维护维修技术流程,制定了重复使用发动机维护维修方案。通过对比发动机装箭状态和地面单机状态差异性,分析了重复使用液氧煤油发动机返回后处理与检查、维修可达性与经济性、状态检测与评估、寿命评估与延寿、维修技术研究和维护维修体系建设等关键技术研制现状,提出了进一步研究方向,可为重复使用液氧煤油发动机研制和维护维修技术验证提供技术支撑。 展开更多

关键词 液氧煤油发动机 重复使用 维护维修 技术分析

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重复使用运载火箭液体动力技术发展 被引量：5

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作者 李斌 李程 +2 位作者 高玉闪 张淼 吕发正 《火箭推进》 CAS 北大核心 2024年第1期1-11,I0002,共12页

重复使用是未来运载火箭更新换代的技术发展趋势,是降低航天发射成本、实现规模化航天发射的有效途径。重点概述了国内外垂直起降重复使用运载火箭动力技术的发展现状,分析了垂直起降重复使用运载火箭发射和回收全任务剖面,总结了垂直... 重复使用是未来运载火箭更新换代的技术发展趋势,是降低航天发射成本、实现规模化航天发射的有效途径。重点概述了国内外垂直起降重复使用运载火箭动力技术的发展现状,分析了垂直起降重复使用运载火箭发射和回收全任务剖面,总结了垂直起降重复使用运载火箭动力技术的特点,包括宽范围入口压力多次启动技术、大范围快速高精度推力调节技术、故障诊断及健康管理技术、状态检测与维修维护技术等。 展开更多

关键词 垂直起降 重复使用 液体火箭发动机 运载技术

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130吨级液氧煤油发动机重复使用技术研究进展 被引量：2

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作者 吕发正 张淼 +2 位作者 杨永强 李程 李斌 《中国航天》 2023年第9期18-24,共7页

130吨级重复使用液氧煤油发动机是某新型重复使用运载火箭的一子级主动力装置,满足火箭一子级垂直起降重复使用需求,具备两次点火起动、低入口压力二次起动、快速推力调节和健康监测等功能,并已完成多次重复使用试车考核,通过热试车初... 130吨级重复使用液氧煤油发动机是某新型重复使用运载火箭的一子级主动力装置,满足火箭一子级垂直起降重复使用需求,具备两次点火起动、低入口压力二次起动、快速推力调节和健康监测等功能,并已完成多次重复使用试车考核,通过热试车初步验证了重复使用火箭发射和回收等飞行任务剖面。研制团队继承了120吨级高压补燃循环液氧煤油发动机的成熟技术和可靠性成果,提出发动机健康管理、寿命评估和维护维修等重复使用技术需求和发展方向,130吨级重复使用液氧煤油发动机能够快速满足我国垂直起降重复使用运输系统需求。 展开更多

关键词 运载火箭 重复使用 液氧煤油发动机 关键技术

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液氧/煤油高压推力室液膜冷却环局部过热分析

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作者 吕发正 吴海波 +2 位作者 杨永红 迟淳 陈建华 《火箭推进》 CAS 2009年第3期11-14,共4页

液氧/煤油发动机高压推力室采用了多条液膜冷却环带技术。由于室压高和热流密度大,易出现冷却环带结构局部过热现象,局部过热(甚至局部烧蚀)有时发生在燃烧室收缩段的冷却环上沿。传热计算和对比分析表明,在降低边区混合比的同时,第一... 液氧/煤油发动机高压推力室采用了多条液膜冷却环带技术。由于室压高和热流密度大,易出现冷却环带结构局部过热现象,局部过热(甚至局部烧蚀)有时发生在燃烧室收缩段的冷却环上沿。传热计算和对比分析表明,在降低边区混合比的同时,第一冷却环带流量增大25%,可使过热处气壁温下降约35℃。采取增加冷却环带流量、降低燃烧室边区混合比、改善液膜冷却局部喷注结构等措施有利于燃烧室壁面的热防护,可防止局部过热的发生。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 推力室 液膜冷却 传热计算 烧蚀

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液氧煤油气液同轴直流离心式喷嘴的声学模拟实验研究 被引量：11

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作者 李龙飞 陈建华 +2 位作者 张蒙正 夏开红 吕发正 《火箭推进》 CAS 2006年第2期1-5,共5页

气液同轴直流离心式喷嘴对补燃发动机燃烧室高频燃烧稳定性有显著影响。为研究气液同轴直流离心式喷嘴的声学特性,在大气环境条件下进行了单喷嘴声学模拟实验。通过安装在模拟燃烧室外侧的扬声器激发声学振荡,利用声学探针测量燃烧室内... 气液同轴直流离心式喷嘴对补燃发动机燃烧室高频燃烧稳定性有显著影响。为研究气液同轴直流离心式喷嘴的声学特性,在大气环境条件下进行了单喷嘴声学模拟实验。通过安装在模拟燃烧室外侧的扬声器激发声学振荡,利用声学探针测量燃烧室内的声压,获得了喷嘴长度、节流嘴直径对燃烧室声学特性的影响规律,确定了喷嘴长度与节流嘴直径的选取原则。 展开更多

关键词 液氧煤油补燃发动机 气液喷嘴 高频燃烧稳定性 声学特性

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高压推力室人为粗糙度煤油强化换热实验 被引量：4

6

作者 陈建华 张贵田 +3 位作者 吴海波 夏开红 周立新 吕发正 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期34-38,共5页

为提高煤油为冷却剂的高压推力室的冷却性能,对再生冷却通道中的人为粗糙度局部强化换热技术进行了电传热实验研究。传热实验以煤油为介质,实验件为不同人为粗糙度结构参数的方形直管,粗糙元高度小于1.0mm,最大实验压力不小于20MPa,最... 为提高煤油为冷却剂的高压推力室的冷却性能,对再生冷却通道中的人为粗糙度局部强化换热技术进行了电传热实验研究。传热实验以煤油为介质,实验件为不同人为粗糙度结构参数的方形直管,粗糙元高度小于1.0mm,最大实验压力不小于20MPa,最大流速为60m/s。结果表明,带有人为粗糙度的方形直管的换热得到了强化,随着人为粗糙度的高度增加,换热强化明显增加,随着流速增加而趋缓,而流阻的上升加快。与光滑矩形实验件对比,合理设置人为粗糙度可得到2倍的换热强化,流阻增加小于2倍。 展开更多

关键词 推力室 人为粗糙度 强化换热 煤油 传热实验

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130吨级泵后摆高压补燃液氧煤油发动机关键技术研究 被引量：5

7

作者 李斌 刘站国 +2 位作者 吕发正 高乐乐 张淼 《载人航天》 CSCD 北大核心 2022年第4期433-438,共6页

130吨级泵后摆高压补燃液氧煤油发动机是中国首型泵后摆大推力液体火箭发动机。对燃气摇摆装置、燃料摇摆装置等核心组件开展技术研究和试验验证,关键技术包括总体布局技术,摇摆补偿装置技术,大范围快速高精度推力调节技术,氧泵减振技术... 130吨级泵后摆高压补燃液氧煤油发动机是中国首型泵后摆大推力液体火箭发动机。对燃气摇摆装置、燃料摇摆装置等核心组件开展技术研究和试验验证,关键技术包括总体布局技术,摇摆补偿装置技术,大范围快速高精度推力调节技术,氧泵减振技术,系统稳定性技术等。可满足5 m箭径内布置7台发动机,解决了摇摆偏心问题,使摇摆力矩降低50%,发动机结构一阶频率提高至14 Hz。已完成逾1万秒整机热试车考核,验证了发动机泵后摆技术的可靠性和稳定性。130吨发动机技术可进一步拓展形成二级主动力发动机和重复使用发动机,拓展火箭运载能力。 展开更多

关键词 载人运载火箭 泵后摆 液氧煤油发动机 关键技术

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三组元空气加热器的缩尺试验研究 被引量：2

8

作者 李小平 肖虹 吕发正 《火箭推进》 CAS 2016年第1期26-32,共7页

为了突破冲压发动机地面试验系统关键组件空气加热器稳定燃烧的关键技术,提出了一种液氧/酒精/空气三组元高效稳定的组织燃烧技术,对该加热器技术方案进行了缩尺试验研究,并验证了不同的空气流量比例对加热器点火特性和燃烧特性的影响... 为了突破冲压发动机地面试验系统关键组件空气加热器稳定燃烧的关键技术,提出了一种液氧/酒精/空气三组元高效稳定的组织燃烧技术,对该加热器技术方案进行了缩尺试验研究,并验证了不同的空气流量比例对加热器点火特性和燃烧特性的影响。试验表明,该加热器具有点火可靠、启动迅速、燃烧稳定和大范围变工况的工作能力以及燃烧效率最高达到0.98的燃烧特性。研究发现,当加热器的空气流量比例由40%增加到70%时,并没有对点火启动特性和燃烧稳定性产生不利的影响,但是引起燃烧效率下降了0.03。从侧面验证了在液体火箭发动机燃烧器中增加少量的空气可以提高燃烧稳定性和燃烧效率。 展开更多

关键词 三组元空气加热器 缩尺试验 燃烧效率

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气液双组元单喷嘴高频不稳定性热模拟试验研究 被引量：1

9

作者 陈建华 葛李虎 +2 位作者 吕发正 周立新 杨永红 《火箭推进》 CAS 2001年第4期1-7,共7页

本文介绍了在低压下进行气液双组元单喷嘴高频稳定性热模拟试验的基本情况、试验方法、试验原理和试验结果。该试验方法独特、操作简便、成本低廉、危险性小。这种试验方法可应用于其它新型号的研制和喷嘴设计中。通过单喷嘴高频稳定性... 本文介绍了在低压下进行气液双组元单喷嘴高频稳定性热模拟试验的基本情况、试验方法、试验原理和试验结果。该试验方法独特、操作简便、成本低廉、危险性小。这种试验方法可应用于其它新型号的研制和喷嘴设计中。通过单喷嘴高频稳定性热模拟试验,可以获得喷嘴结构参数和工况参数变化对高频燃烧稳定性的影响趋势,在液体火箭发动机研制初期可获得较为可靠的高频燃烧稳定性信息,选出燃烧稳定性相对好的喷嘴方案,可以降低发动机研制成本和降低研制风险。 展开更多

关键词 推力室 燃烧稳定性 模拟试验

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宽范围变流量空气/液氧/酒精燃烧加热器试验 被引量：4

10

作者 熊剑 肖虹 +1 位作者 李小平 吕发正 《火箭推进》 CAS 2020年第3期56-61,共6页

为了突破空气/液氧/酒精三组元宽范围变流量燃烧加热器可靠点火和稳定燃烧等关键技术,采用一种经过优化的直流喷嘴来组织燃烧,研制了宽范围变流量燃烧加热器并进行了点火试验,研究了其在10倍流量变化范围内的点火特性和燃烧性能。试验... 为了突破空气/液氧/酒精三组元宽范围变流量燃烧加热器可靠点火和稳定燃烧等关键技术,采用一种经过优化的直流喷嘴来组织燃烧,研制了宽范围变流量燃烧加热器并进行了点火试验,研究了其在10倍流量变化范围内的点火特性和燃烧性能。试验结果表明该燃烧加热器在10倍多的流量变化范围内实现了高效稳定燃烧,其中设计点的燃烧效率达到97%。加热器采用新型组织燃烧方式实现了宽范围变工况和低喷注压力下的可靠点火和稳定燃烧,其中加热器点火成功率100%,稳定工作过程中室压波动小于1%。加热器采用等离子点火火焰先进入燃烧室,随后氧化剂、燃料依次进入燃烧室的点火程序合理。 展开更多

关键词 空气/液氧/酒精 宽范围变流量 点火 燃烧 燃烧加热器

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火箭发动机推力室二维有限差分传热分析程序 被引量：1

11

作者 吕发正 《火箭推进》 CAS 1998年第2期34-44,共11页

本文建立了一个火箭发动机推力室传热分析的二维有限差分计算模型。该模型用连续送代法计算推力室壁内的温度分布,并选择了一个有效的超松驰因子以实现快速收敛。输入参数包括推力室壁的尺寸、推力室壁的材料、燃气和冷却剂的温度和传... 本文建立了一个火箭发动机推力室传热分析的二维有限差分计算模型。该模型用连续送代法计算推力室壁内的温度分布,并选择了一个有效的超松驰因子以实现快速收敛。输入参数包括推力室壁的尺寸、推力室壁的材料、燃气和冷却剂的温度和传热系数。程序的输出结果包括各节点的温度、传给冷却剂的热量和从燃气传来的热量。 展开更多

关键词 推力室 传热计算

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胶体燃料的燃烧特性研究

12

作者 吕发正 《火箭推进》 CAS 1998年第6期12-20,共9页

现在高性能可长期贮存的火箭发动机燃料和推进剂的研究方向是开发能使用胶体燃料和胶体推进剂的燃烧系统。这种观点的产生是由于在液体燃料中加入胶状添加剂和(或)金属添加剂能显著提高液体推进剂的性能、密度和比冲。掌握胶体燃料单个... 现在高性能可长期贮存的火箭发动机燃料和推进剂的研究方向是开发能使用胶体燃料和胶体推进剂的燃烧系统。这种观点的产生是由于在液体燃料中加入胶状添加剂和(或)金属添加剂能显著提高液体推进剂的性能、密度和比冲。掌握胶体燃料单个液滴的蒸发和燃烧过程是预测未来推力室燃烧性能的第一个基本步骤。研究胶体燃料雾滴蒸发燃烧时应用了先进的计算机辅助摄像系统。测量了雾滴的燃烧速率,并精确观测研究了燃烧过程。对室压和氧化剂质量百分比浓度对雾滴燃烧速率的影响进行了量化研究.结果表明肢体燃料比液体燃料燃烧速率慢,而且点火更加困难。 展开更多

关键词 肢体燃料 燃烧

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液氧/液氢缩尺同轴离心式喷嘴试验

13

作者 吕发正 《火箭推进》 CAS 1998年第3期38-45,共8页

为了获得高性能的实用的大尺寸同轴离心式喷嘴的设计参数,分别用九个同轴剪切式喷嘴和九个同轴离心式喷嘴的多喷嘴燃烧室进行了试验,额定推力为10kN,室压为3.5MPa,混合比为4.5～7.5,氢的喷前温度为40～50K。通过试验,获得了每种喷注器... 为了获得高性能的实用的大尺寸同轴离心式喷嘴的设计参数,分别用九个同轴剪切式喷嘴和九个同轴离心式喷嘴的多喷嘴燃烧室进行了试验,额定推力为10kN,室压为3.5MPa,混合比为4.5～7.5,氢的喷前温度为40～50K。通过试验,获得了每种喷注器的燃烧效率、室压分布、室壁热负荷和稳定性数据,并同以前的单喷嘴试验结果进行了比较。测量数据比较一致,并明显地显示出同轴离心式喷嘴和同轴剪切式喷嘴在燃烧特性方面的不同。 展开更多

关键词 液氧/液氢发动机 同轴离心式喷嘴

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液氢贮箱的掺混和瞬态表面冷凝

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作者 吕发正 杜天恩 《火箭推进》 CAS 1997年第4期20-34,共15页

为了研究轴向射流掺混对有热防护层的液氢贮箱压力降低的影响,国外进行了大量的试验性研究。试验用的贮箱是一个近似的圆柱体,体积0.144m^3,直径0.599m.长0.711m。在贮箱内距箱底0.178m 处安装了一个射流泵,射流出口直径为0.0221m,用于... 为了研究轴向射流掺混对有热防护层的液氢贮箱压力降低的影响,国外进行了大量的试验性研究。试验用的贮箱是一个近似的圆柱体,体积0.144m^3,直径0.599m.长0.711m。在贮箱内距箱底0.178m 处安装了一个射流泵,射流出口直径为0.0221m,用于产生轴向的掺混并促进箱内液体的循环。液体加注量范围为贮箱体积的42～85％,射流量为0.409～2.43m^3/hr。掺混试验开始时贮箱的压力范围为187.5kPa 至238.5kPa,在这种压力下热分层导致了4.9～6.2K 的液体过冷度。试验确定的参数有掺混时间和在气液界面处瞬态冷凝速率。建立了基于热平衡和压力平衡两种掺混时间之间的关系。两种掺混时间都可以表示为系统结构和浮力参数的关系式,且同其他试验的试验值吻合得很好,修正了根据蒸气和水的试验数据而得到稳态冷凝速率的关系式,建立了冷凝速率与射流过冷度的关系。目前对有限的液氢试验数据分析研究表明,如果引入射流过冷度和气液界面湍流强度,修正后的稳定冷凝速率关系式可以用于预测掺混过程中的瞬态冷凝速率。 展开更多

关键词 低温贮箱 表面冷凝

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