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题名可渗透喷管开孔位置对高度补偿性能影响的数值研究
- 1
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作者
杨泽南
王豪
李程珂
薛玉琴
关奔
杨海威
王革
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机构
哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院
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出处
《兵器装备工程学报》
北大核心
2025年第6期38-45,共8页
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基金
中央高校基本科研业务费(3072024XX0206)
国家自然科学基金项目(12002102)。
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文摘
为解决传统喷管在非设计状态会产生严重的推力损失,导致推力效率降低这一问题,基于新型高度补偿喷管——可渗透喷管,分别设计不同开孔位置的可渗透喷管,并进行数值模拟,研究开孔位置对其高度补偿性能的影响。数值模拟结果表明,在低空时,喷管外壁面空气通过可渗透段进入喷管,提高喷管内壁面压强,从而实现高度补偿效果,前端开孔的喷管在4.77 km高度时,比冲相对传统喷管提高了26.8%。在高空时,喷管内燃气通过可渗透段流出,造成出口动量及推力损失。不同开孔位置的可渗透喷管均有一定的高度补偿能力,其中,最优开孔位置的喷管相对传统喷管的平均高度比冲提高了2.66%。
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关键词
固体火箭发动机
可渗透喷管
高度补偿
开孔位置
数值模拟
-
Keywords
solid rocket motor
permeable nozzle
altitude compensating
perforated distribution
numerical simulation
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分类号
V435
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名壁面开孔方式对可渗透喷管推力性能影响数值研究
被引量：1
- 2
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作者
王革
李程珂
薛玉琴
宋振
关奔
杨泽南
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机构
哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期75-85,共11页
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基金
中央高校基本科研业务费专项资金(3072022CFJ0203)
国家自然科学基金青年基金(12002102)。
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文摘
为降低传统大扩张比喷管在低空飞行时喷管内燃气过膨胀带来的推力损失,提出一种具有自适应高度补偿功能的可渗透壁喷管。对采用不同壁面开孔方式的可渗透喷管进行数值模拟,对比并分析喷管的全弹道推力性能。计算结果显示,可渗透喷管在低空下的推力补偿效果明显,比冲增益最高达10%,在高空下的推力损失低至1%,高度平均比冲增益最高达1.5%。在孔隙率、壁面开孔形状相同的情况下,壁面开孔尺度越小可渗透喷管的推力性能越好,但总体上不同壁面开孔尺度的可渗透喷管的全弹道性能差异为0.6%。产生性能差异的主要原因是相同孔隙率的情况下,低空通过小尺度孔进入喷管的气流更均匀,对可渗透段内壁面压强的提升以及分离激波的削弱效果更好,因此带来的低空推力补偿效果更好。在孔隙率、壁面开孔尺度相同的情况下,采用圆柱孔的可渗透喷管的推力性能要优于圆锥孔的可渗透喷管。综合性能最好的圆柱孔可渗透喷管与综合性能较差的渐缩型圆锥孔可渗透喷管的全弹道性能相差约3.3%。
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关键词
固体火箭发动机
高度补偿喷管
内弹道
可渗透喷管
数值计算
-
Keywords
Solid rocket motor
Altitude-compensating nozzle
Interior ballistics
Permeable nozzle
Numerical calculation
-
分类号
V430
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
-
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题名可渗透喷管动态工作特性数值研究
被引量：1
- 3
-
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作者
靳雨祺
薛玉琴
关奔
王革
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机构
哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院
-
出处
《兵器装备工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期161-167,共7页
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基金
国家自然科学基金项目(12002102)。
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文摘
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。
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关键词
高度补偿喷管
可渗透喷管
流动分离
动态
数值计算
-
Keywords
altitude compensated nozzle
permeable nozzle
flow separation
dynamic
numerical simulation
-
分类号
V43
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
-
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题名基于正交试验设计的可渗透喷管参数影响规律分析
被引量：1
- 4
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作者
薛玉琴
靳雨祺
关奔
王革
-
机构
哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院
-
出处
《兵器装备工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期116-121,共6页
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基金
国家自然科学基金项目(12002102)。
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文摘
利用正交试验设计方法,考察喷管关键设计因素对可渗透喷管工作性能的影响。针对喷管扩张比、基础扩张比、开孔角度、孔隙率、孔径等5个影响因素,通过对正交试验结果进行范围分析和极差分析,明确各影响因素对喷管性能的影响程度排序及其显著性水平。结果表明,低海拔工作环境条件会强化可渗透喷管推力性能对模型参数的依赖性和敏感度。在所选的参数水平下,基础扩张比是影响高度积分平均比冲最显著的因素,其次为喷管扩张比,而开孔角度、孔隙率与孔径对喷管性能影响程度较小。喷管扩张比、基础扩张比、开孔角度对喷管性能的影响存在单调函数关系,但孔隙率、孔径与喷管性能不存在单调函数关系。
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关键词
火箭发动机
可渗透喷管
正交试验方法
平均比冲
数值模拟
-
Keywords
rocket motor
permeable nozzle
orthogonal method
average specific impulse
numerical simulation
-
分类号
V43
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
-
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题名可渗透喷管壁面开孔角度对推力性能影响的数值研究
- 5
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作者
靳雨祺
薛玉琴
李程珂
关奔
王革
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机构
哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院
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出处
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期199-207,共9页
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文摘
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,具有连续补偿能力,在单级入轨技术领域极具潜力。该研究对可渗透喷管流动进行数值模拟,描述了可渗透喷管流场特征及推力性能,探讨了可渗透喷管壁面开孔角度在30°~145°范围内变化时对喷管波系结构与性能的影响规律。结果表明,过膨胀状态下开孔角度过大或过小会影响喷管的补偿能力,在欠膨胀状态下开孔角度越小喷管的推力损失越小,落压比NPR=70.00时喷管的补偿效果最佳,推力系数可提升24.5%以上。依据最优全弹道性能原则,性能最优的开孔角度为30°。
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关键词
可渗透喷管
高度补偿
过膨胀
流动分离
波系
-
Keywords
permeable nozzle
altitude compensation
overexpansion
flow separation
wave system
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分类号
V435
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
-
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题名可渗透壁自适应高度补偿喷管工作机理数值研究
被引量：2
- 6
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作者
薛玉琴
靳雨祺
何定鹏
王革
关奔
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机构
哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院
湖北航天技术研究院总体设计所航天动力先进技术湖北省重点实验室
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期48-61,共14页
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基金
国家自然科学基金(12002102)。
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文摘
提出了一种带有可渗透壁面的自适应高度补偿概念喷管(可渗透喷管),对该喷管的典型工作状态进行了数值模拟并对其高度补偿机理进行了解释。数值模拟结果显示,在低落压比条件下,外界大气透过喷管可渗透段进入喷管内部,抑制了喷管壁面处的回流产生,削弱了壁面处分离斜激波的强度,从而提高了喷管的低空推力性能。而在高落压比条件下,喷管内部燃气透过可渗透段壁面泄出,削弱了燃气的膨胀能力,使得喷管的高空推力性能有所损失。当可渗透喷管的低空推力性能提升幅度大于其高空推力性能损失时,喷管即具备了高度补偿能力。对喷管的推力构成分析表明,低落压比时,喷管可渗透段处外界大气流入所导致的喷管内压升高是其具有高度补偿能力的主要原因。基础扩张比的大小对可渗透喷管高度补偿性能影响显著,可渗透喷管比传统喷管的推力提升幅度最高可达34%,不同基础扩张比的可渗透喷管低空推力补偿能力相差最大25%。将不同基础扩张比喷管的高度平均比冲进行对比可发现,存在最优的喷管基础扩张比,该可渗透喷管高度平均比冲比传统喷管高度平均比冲高3%。
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关键词
固体火箭发动机
高度补偿
过膨胀
流动分离
可渗透喷管
数值模拟
-
Keywords
Solid rocket motor
Altitude compensation
Over expansion
Flow separation
Permeable nozzle
Numerical simulation
-
分类号
V430
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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