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固液火箭冲压发动机内两相反应流场数值计算(英文) 被引量:1
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作者 马智博 朱建士 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期10-14,共5页
为了计算固液混合式火箭冲压发动机补燃室内的三维反应流场 ,用块隐式法求解气相Navier Stokes方程组 ,用连续介质模型和k ε Ap 模型计算颗粒相的湍流流动与蒸发过程 ,用修正的k ε g模型描述燃料的燃烧。为了分析发动机设计参数对反... 为了计算固液混合式火箭冲压发动机补燃室内的三维反应流场 ,用块隐式法求解气相Navier Stokes方程组 ,用连续介质模型和k ε Ap 模型计算颗粒相的湍流流动与蒸发过程 ,用修正的k ε g模型描述燃料的燃烧。为了分析发动机设计参数对反应流场的影响 ,用不同的条件进行计算 ,并由此分析了补燃室几何结构和液体燃料初始颗粒直径对燃烧效率的影响。算例表明 ,计算方法有效可行 ,数值结果能够反映流场结构、液体燃料的蒸发和两种燃料的燃烧过程。 展开更多
关键词 固液混合式火箭冲压发动机 补燃室 两相流 三维反应流场 数值仿真
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固体火箭冲压发动机气固两相掺混燃烧过程评价方法
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作者 黄利亚 薛鸿涵 +2 位作者 张家瑞 孟梁 杨和 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1-10,共10页
为了合理地评价固体火箭冲压发动机补燃室内一次燃气/空气掺混燃烧过程,提出一种基于颗粒质量浓度的固体火箭冲压发动机掺混燃烧过程评价方法。建立发动机数值模拟方法并通过了地面试验验证;针对不同工况条件下补燃室掺混燃烧过程,通过... 为了合理地评价固体火箭冲压发动机补燃室内一次燃气/空气掺混燃烧过程,提出一种基于颗粒质量浓度的固体火箭冲压发动机掺混燃烧过程评价方法。建立发动机数值模拟方法并通过了地面试验验证;针对不同工况条件下补燃室掺混燃烧过程,通过数值模拟,分析对比了不同定义方式掺混度与燃烧效率的变化趋势。结果表明,提出的颗粒掺混度与颗粒燃烧效率二者间显示出最大程度的相关性,不同工况下的平均最大信息系数达到了0.9163。一次燃气/空气掺混与燃烧过程体现以下相关性规律:颗粒燃烧效率随颗粒掺混度的增大而增加,当颗粒掺混度超过一定阈值后,颗粒燃烧效率保持相对稳定。最后通过试验验证了该规律。 展开更多
关键词 颗粒掺混度 两相 掺混燃烧 火箭冲压发动机 燃烧效率
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固液混合火箭发动机中的关键技术及其发展 被引量:19
3
作者 杨玉新 胡春波 +1 位作者 何国强 蔡体敏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1616-1621,共6页
根据固液混合火箭发动机的结构特点及工作过程,分析了它所具有的优、缺点。纵观国内、外的研究情况,总结出固液混合火箭发动机中的关键技术和难点,主要包含:(1)发展新的高能固体燃料和氧化剂,提高固体燃料的退移速率;(2)测量工作过程中... 根据固液混合火箭发动机的结构特点及工作过程,分析了它所具有的优、缺点。纵观国内、外的研究情况,总结出固液混合火箭发动机中的关键技术和难点,主要包含:(1)发展新的高能固体燃料和氧化剂,提高固体燃料的退移速率;(2)测量工作过程中固体燃料退移速率;(3)研究不同类型固体燃料热解机理及规律;(4)建立固体燃料退移速率的公式;(5)抑制不稳定燃烧;(6)建立缩比准则;(7)发展混合火箭发动机工作过程模拟的数值模型等。分析了国内、外在研究中采用的技术途径、取得的成果,以及今后的发展方向。 展开更多
关键词 混合火箭发动机 关键技术 技术途径 退移速率 不稳定燃烧
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固液混合火箭发动机燃烧室和喷管流动数值模拟 被引量:10
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作者 田辉 蔡国飙 +1 位作者 王慧玉 张振鹏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期281-285,共5页
固液混合火箭发动机是采用液体作为氧化剂,固体作为燃料的一种典型的混合火箭发动机。固液混合火箭发动机中的燃烧和流动问题是固液混合火箭发动机设计中的关键问题,对固液混合火箭发动机的燃烧室和喷管进行一体化计算很有必要。利用二... 固液混合火箭发动机是采用液体作为氧化剂,固体作为燃料的一种典型的混合火箭发动机。固液混合火箭发动机中的燃烧和流动问题是固液混合火箭发动机设计中的关键问题,对固液混合火箭发动机的燃烧室和喷管进行一体化计算很有必要。利用二维轴对称N-S方程和组分方程对选用液氧/端羟基聚丁二烯推进剂的固液混合火箭发动机的燃烧室和喷管进行了一体化计算。计算采用LU时间隐式格式、MUSCL空间离散和Van Leer矢通量分裂方法,采用有限速率化学反应模型,对化学源相进行了点隐式处理。计算中分别采用了一步化学反应模型和两步化学反应模型方案,计算了多个氧化剂流速和燃烧室压强下的燃烧室和喷管流场分布,对化学模型进行了选择,为固液混合火箭发动机的设计提供了依据。 展开更多
关键词 混合火箭发动机 燃烧室 喷管 端羟基聚丁二烯
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固液混合火箭发动机固体燃料的燃速计算 被引量:9
5
作者 田辉 蔡国飙 +1 位作者 王慧玉 张振鹏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期637-641,共5页
分析了固液混合火箭发动机的燃烧特点、燃烧中气相过程和固体燃料内部的传热过程,利用由传热理论得出的固体燃料燃速公式和阿累尼乌斯(Arrhenius)燃速公式耦合计算,得到了燃速与氧化剂流率、轴向距离、装药初温和时间的变化规律.计算结... 分析了固液混合火箭发动机的燃烧特点、燃烧中气相过程和固体燃料内部的传热过程,利用由传热理论得出的固体燃料燃速公式和阿累尼乌斯(Arrhenius)燃速公式耦合计算,得到了燃速与氧化剂流率、轴向距离、装药初温和时间的变化规律.计算结果表明固体燃料燃速主要受氧化剂流率和轴向距离的影响,随氧化剂流率的增加而增加,随轴向距离的增加而减小.固体燃料燃速温度敏感性小,在设计发动机时可以不考虑装药初温的影响.利用热力计算得到了绝热燃烧温度与氧化剂流率和药柱长度的变化规律,绝热燃烧温度随氧化剂流率的增加存在一最大值.计算结果与相关文献的报道比较吻合,为进一步研究固液混合火箭发动机的燃烧及流动问题打好了基础. 展开更多
关键词 体燃料 热力计算 混合火箭发动机 燃速
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固液混合火箭发动机仿真与优化设计 被引量:6
6
作者 饶大林 郑赟韬 +2 位作者 李新田 田辉 蔡国飙 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期513-518,共6页
建立了固液混合火箭发动机的仿真模型和相应的单目标和多目标优化模型,编制了系统仿真程序;采用差分进化算法针对不同的优化目标对发动机的参数进行优化;针对挤压式系统建立了质量模型,在优化过程中考虑了主要部件结构质量对发动机性能... 建立了固液混合火箭发动机的仿真模型和相应的单目标和多目标优化模型,编制了系统仿真程序;采用差分进化算法针对不同的优化目标对发动机的参数进行优化;针对挤压式系统建立了质量模型,在优化过程中考虑了主要部件结构质量对发动机性能的影响;针对固液发动机常用的侧面燃烧药柱编制了内弹道计算程序。以药柱几何参数、氧化剂流量、燃烧室平均工作压强和喷管扩张比等参数为设计变量,对发动机平均比冲、总质量、关机时飞行速度和密度比冲等性能参数进行优化,在Pareto分析的基础上选择了氧化剂流量、燃烧室平均工作压强和喷管扩张比对发动机性能的影响作了深入研究;最后对某型固液发动机进行了优化分析。 展开更多
关键词 混合火箭发动机 系统仿真 内弹道 质量模型 装药设计 多目标优化
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H_2O_2-PE固液混合火箭发动机试验研究 被引量:6
7
作者 杜新 汪亮 +2 位作者 葛李虎 张宝庆 张研 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期61-64,共4页
介绍了挤压式H2O2 PE固液混合火箭发动机试验系统及发动机结构特点。研究了确定固液混合火箭发动机工作点的方法,按照这种方法可以使发动机在最佳的配比附近工作,有利于提高燃烧效率和比冲。分析了固液混合火箭发动机低频耦合振荡机理... 介绍了挤压式H2O2 PE固液混合火箭发动机试验系统及发动机结构特点。研究了确定固液混合火箭发动机工作点的方法,按照这种方法可以使发动机在最佳的配比附近工作,有利于提高燃烧效率和比冲。分析了固液混合火箭发动机低频耦合振荡机理和现象,利用氧化剂和燃料燃烧时滞的概念,理论上计算模拟了发动机的低频耦合振荡过程,提出了避免这种燃烧振荡的措施和方法。 展开更多
关键词 混合火箭发动机 试验研究 过氧化氢 PE 振荡燃烧 燃烧稳定性
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提高固液混合火箭发动机燃面后退速率的方法 被引量:5
8
作者 宋志兵 王振国 +3 位作者 方丁酉 张炜 夏智勋 胡建新 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 2008年第1期78-82,共5页
固液混合火箭发动机的燃面后退速率低是制约该类发动机应用的主要因素。通过对大量相关文献分析,明确了固液混合火箭发动机中提高燃面后退速率的主要方法,方法一是在燃料中加添加剂,如AP粉和Al粉,方法二是使进入燃料腔的液体氧化剂产生... 固液混合火箭发动机的燃面后退速率低是制约该类发动机应用的主要因素。通过对大量相关文献分析,明确了固液混合火箭发动机中提高燃面后退速率的主要方法,方法一是在燃料中加添加剂,如AP粉和Al粉,方法二是使进入燃料腔的液体氧化剂产生旋流,这些方法对提高固液混合火箭发动机的性能具有重要意义。 展开更多
关键词 混合火箭发动机 燃面后退速率 混合推进剂
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多目标蚁群算法及其在固液混合火箭发动机系统优化设计中的应用 被引量:4
9
作者 池元成 饶大林 +1 位作者 方杰 蔡国飙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1482-1486,共5页
为了提高求解多目标优化问题的Pareto解集的效率,建立了适用于多维、多目标优化问题的多目标蚁群算法(Multi-objective Ant Colony Algorithm,简称MACA)。该算法首先修正了蚁群算法的信息素更新机制和转移概率,然后改进了蚂蚁的行进策略... 为了提高求解多目标优化问题的Pareto解集的效率,建立了适用于多维、多目标优化问题的多目标蚁群算法(Multi-objective Ant Colony Algorithm,简称MACA)。该算法首先修正了蚁群算法的信息素更新机制和转移概率,然后改进了蚂蚁的行进策略,即提出了依概率选择搜索策略。最后,应用该算法对某型号固液混合火箭发动机系统进行了优化设计。计算结果表明,多目标蚁群算法获得的Pareto解集分布均匀、散布范围广,可以有效解决多目标优化问题,能为决策者进行目标权衡提供充分依据。 展开更多
关键词 蚁群算法 多目标优化 混合火箭发动机 优化设计 PARETO解集
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固液混合火箭发动机技术 被引量:5
10
作者 蔡国飙 田辉 俞南嘉 《载人航天》 CSCD 2009年第1期15-18,共4页
通过对火箭发动杌技术发展的研究,提出了固液混合火箭发动机是目前航天推进系统发展的一个新方向。介绍了固液混合火箭发动机的特点、发展历史和现状,并结合我国航天发展情况分析了固液混合火箭发动机在航天领域中的应用前景,指出固液... 通过对火箭发动杌技术发展的研究,提出了固液混合火箭发动机是目前航天推进系统发展的一个新方向。介绍了固液混合火箭发动机的特点、发展历史和现状,并结合我国航天发展情况分析了固液混合火箭发动机在航天领域中的应用前景,指出固液混合火箭发动机在运载火箭助推级、先进上面级和先进轨道转移系统中的广泛应用前景。同时分析了影响固液混合火箭发动机性能及其应用的主要关键技术。 展开更多
关键词 混合火箭发动机 助推器 上面级 轨道转移
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固液混合火箭发动机技术综述与展望 被引量:30
11
作者 蔡国飙 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期831-839,共9页
介绍了固液混合火箭发动机的特点、发展历史和现状,结合我国航天发展情况,分析了固液混合火箭发动机在航天领域中的应用前景,指出了固液混合火箭发动机适合应用于探空火箭、小型运载火箭、靶标与导弹、亚轨道飞行器及载人飞船、助推器... 介绍了固液混合火箭发动机的特点、发展历史和现状,结合我国航天发展情况,分析了固液混合火箭发动机在航天领域中的应用前景,指出了固液混合火箭发动机适合应用于探空火箭、小型运载火箭、靶标与导弹、亚轨道飞行器及载人飞船、助推器及上面级与姿轨控系统中,应用前景广泛。总结和介绍了北航固液探空火箭的设计方法和研制情况,分析了影响固液混合火箭发动机性能提高和应用的主要关键技术。 展开更多
关键词 混合火箭发动机 亚轨道飞行器 助推器 上面级 探空火箭 述评
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国外固液混合火箭发动机关键技术研究进展 被引量:3
12
作者 边金尧 徐松林 李玉龙 《现代防御技术》 北大核心 2013年第5期32-35,46,共5页
固液混合火箭发动机兼具固体火箭发动机简单和液体火箭发动机可控的优点,必将成为未来运载火箭、亚轨道飞行器、轨道转移系统上有效的推进系统之一。简要介绍了固液混合火箭发动机的发展历史和原理模型,重点介绍了2008年以来国外固液混... 固液混合火箭发动机兼具固体火箭发动机简单和液体火箭发动机可控的优点,必将成为未来运载火箭、亚轨道飞行器、轨道转移系统上有效的推进系统之一。简要介绍了固液混合火箭发动机的发展历史和原理模型,重点介绍了2008年以来国外固液混合火箭发动机亟待解决的不稳定燃烧的理论研究方法、提高固体装药的退移速率等关键技术及实验研究进展情况,最后对HRM的工程化方法进行了简要介绍。 展开更多
关键词 混合火箭发动机 关键技术 原理模型 实验研究
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固液火箭冲压发动机工作性能分析 被引量:1
13
作者 覃粒子 梁树强 刘宇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1299-1302,共4页
固液火箭冲压发动机兼具固体火箭冲压发动机和液体燃料冲压发动机的优点,为了研究其性能,建立了理论分析模型,计算了设计点性能以及非设计点工作特性.结果表明,固液火箭冲压发动机的比冲高于固体火箭冲压发动机,当液固比为1时,比冲提高1... 固液火箭冲压发动机兼具固体火箭冲压发动机和液体燃料冲压发动机的优点,为了研究其性能,建立了理论分析模型,计算了设计点性能以及非设计点工作特性.结果表明,固液火箭冲压发动机的比冲高于固体火箭冲压发动机,当液固比为1时,比冲提高1.82倍,液固比越大,比冲越高;随余气系数的增加设计点比冲先增加而后减小;非设计点比冲随飞行马赫数的增加先增加而后减小,对应不同的飞行高度,有一个临界点使比冲最大,高度越低临界点马赫数越小;推力系数随飞行高度的增加而增加,低马赫数下的比冲随飞行高度的增加而减小,高马赫数下的比冲随高度的增加先增加而后减小.按等余气系数调节燃油流量会使发动机性能变化较大,要获得稳定的飞行性能应研究其他的加热规律. 展开更多
关键词 火箭冲压发动机 数学模型 性能分析
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固液混合火箭发动机缩尺效应研究 被引量:3
14
作者 余佳 田辉 蔡国飙 《火箭推进》 CAS 2015年第2期33-37,共5页
全尺寸固液混合火箭发动机试验耗费大,通常采用缩比发动机进行试验。为确保缩比试验代替全尺寸试验的准确性和有效性,对固液混合火箭发动机进行了相似性理论研究。结果表明当缩尺发动机与全尺寸发动机几何相似、采用相同的氧化剂和燃料... 全尺寸固液混合火箭发动机试验耗费大,通常采用缩比发动机进行试验。为确保缩比试验代替全尺寸试验的准确性和有效性,对固液混合火箭发动机进行了相似性理论研究。结果表明当缩尺发动机与全尺寸发动机几何相似、采用相同的氧化剂和燃料组合,且氧化剂流率与药柱内径比值相同时,理论上缩比试验一定程度上能够反映全尺寸发动机的特性。 展开更多
关键词 混合火箭发动机 缩尺效应 相似性分析
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固液火箭冲压发动机燃烧室流场数值仿真 被引量:1
15
作者 韩红伟 刘宇 任军学 《火箭推进》 CAS 2011年第1期22-27,共6页
固液火箭冲压发动机通过固液两种燃料匹配工作,相比传统的固体火箭冲压发动机和液体燃料冲压发动机具有较为明显的优势。基于离散相模型和单步反应模型,采用Fluent对设计点飞行参数下,不同结构和不同工况条件下的燃烧室两相反应流场进... 固液火箭冲压发动机通过固液两种燃料匹配工作,相比传统的固体火箭冲压发动机和液体燃料冲压发动机具有较为明显的优势。基于离散相模型和单步反应模型,采用Fluent对设计点飞行参数下,不同结构和不同工况条件下的燃烧室两相反应流场进行了数值仿真。结果表明,燃气发生器喷管参数和进气道进气角度主要影响空气与燃气流的撞击以及头部区的回流,而进气道周向角度主要影响液体燃料的分布,发动机比冲随余气系数的增大先增大后减小。根据仿真结果,提出了有利于提高发动机性能的结构参数和余气系数范围。 展开更多
关键词 火箭冲压发动机 燃烧室 单步反应 数值仿真
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固液混合火箭发动机在武器与航天领域的应用 被引量:7
16
作者 赵庆华 王莉莉 刘欣 《火箭推进》 CAS 2014年第6期59-63,共5页
系统介绍了固液混合火箭发动机的主要特点及其应用。固液混合火箭发动机具有能量高、容易进行推力调节、可多次启动、可靠性高、安全性好、成本低等优点。在武器领域用做导弹的发动机,可使导弹具有射程远、突防能力强、低易损、易于实... 系统介绍了固液混合火箭发动机的主要特点及其应用。固液混合火箭发动机具有能量高、容易进行推力调节、可多次启动、可靠性高、安全性好、成本低等优点。在武器领域用做导弹的发动机,可使导弹具有射程远、突防能力强、低易损、易于实现能量管理等优点;用于军用航天器的轨道机动发动机,可具有优良的轨道机动性能;在民用航天领域可以用做运载火箭助推器,不仅能量高、环境友好,而且对于载人航天而言具有突出的安全性能;用于上面级发动机则具有多次启动、轨道机动能力强、在轨工作时间长等优点;用于姿轨控发动机和变推力发动机具有推力调节精确、绿色环保等优点。总之,固液混合火箭可满足航天技术发展对多种高性能发动机的需求。通过分析提出了发展固液混合火箭发动机的若干建议。 展开更多
关键词 混合火箭发动机 航天发射 导弹 能量管理 推力调节
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固液火箭发动机推进剂组合能量特性分析 被引量:5
17
作者 吴俊峰 李新田 +2 位作者 田辉 曾鹏 蔡国飙 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期225-229,共5页
对固液火箭发动机常用燃料和氧化剂进行了总结,计算了常用推进剂组合的能量特性。在常用的推进剂组合中,燃料HTPB(端羟基聚丁二烯)、Paraffin(石蜡)和PE(聚乙烯)分别与同种氧化剂组合后的能量性能较接近,氧化剂LOX(液氧)与燃料组合后的... 对固液火箭发动机常用燃料和氧化剂进行了总结,计算了常用推进剂组合的能量特性。在常用的推进剂组合中,燃料HTPB(端羟基聚丁二烯)、Paraffin(石蜡)和PE(聚乙烯)分别与同种氧化剂组合后的能量性能较接近,氧化剂LOX(液氧)与燃料组合后的真空比冲较高,98%H2O2与燃料组合后的密度比冲较高。对HTPB基燃料中加入添加物对发动机性能影响的单因素分析和正交试验设计表明,Al、AlH3、AP、B 4种添加物均使发动机最佳氧燃比值减小,AlH3对真空比冲的提高作用最显著,Al对密度比冲的提高作用最显著,各种添加物间的交互影响作用不明显。 展开更多
关键词 火箭发动机 推进剂 能量特性 正交试验设计
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H_2O_2/HTPB缩比固液火箭发动机药柱燃速试验研究 被引量:6
18
作者 李新田 曾鹏 +1 位作者 田辉 蔡国飙 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期457-461,共5页
对采用90%H2O2/HTPB基推进剂组合的缩比固液火箭发动机开展了药柱燃速试验研究,得到了不同点火方式和不同氧化剂流率下的药柱燃速。试验结果表明,在相同的氧化剂流率下,催化点火方式比点火药点火方式药柱燃速要高,燃烧室压力更为平稳,... 对采用90%H2O2/HTPB基推进剂组合的缩比固液火箭发动机开展了药柱燃速试验研究,得到了不同点火方式和不同氧化剂流率下的药柱燃速。试验结果表明,在相同的氧化剂流率下,催化点火方式比点火药点火方式药柱燃速要高,燃烧室压力更为平稳,同时建压时间要长。根据点火药点火方式下不同氧化剂流率的药柱燃速拟合得到了燃速公式,并运用燃速公式对300 mm全尺寸发动机进行了装药设计及内弹道性能计算,得到的理论性能曲线与试验结果吻合很好,验证了本文采用的燃速研究方法及结果。 展开更多
关键词 过氧化氢 火箭发动机 燃速 地面试验
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固液火箭冲压发动机推力调节的一种方法
19
作者 李非 陈武群 《现代防御技术》 2001年第5期28-30,共3页
推力调节是整体式固液火箭冲压发动机研究的一项关键技术。基于发动机推力调节工作原理 ,推导了一种推力调节方法 ,数字仿真结果证明了该方法的可行性。
关键词 火箭冲压发动机 推力调节 数字仿真 工作原理
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H_2O_2-PE固液火箭发动机燃料退移速率研究 被引量:4
20
作者 杜新 汪亮 +2 位作者 葛李虎 张宝庆 张研 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期679-682,共4页
建立了 H2 O2 - PE固液火箭发动机中含有液体层的燃料热解模型 ,分析了影响 PE燃料热解的热环境。利用动坐标变换建立了燃料表面热解退移的一维瞬态导热微分方程 ,并与燃料表面的能量平衡方程耦合 ,得到了 PE燃料的退移速率。分析了影响... 建立了 H2 O2 - PE固液火箭发动机中含有液体层的燃料热解模型 ,分析了影响 PE燃料热解的热环境。利用动坐标变换建立了燃料表面热解退移的一维瞬态导热微分方程 ,并与燃料表面的能量平衡方程耦合 ,得到了 PE燃料的退移速率。分析了影响 PE燃料热解退移速率的各种因素和燃料表面液体层对发动机可能造成的影响。计算的 PE燃料退移速率与法国 展开更多
关键词 火箭发动机 退移速率 热解
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