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耦合火箭推力室对非对称喷管推力性能的影响研究
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作者 乔明坤 徐惊雷 陈匡世 《推进技术》 北大核心 2025年第5期107-117,共11页
为了探索提高宽域喷管推力性能的可行途径,提出了一种耦合火箭推力室的高性能非对称喷管设计方法,通过数值模拟研究了有/无火箭推力室及其参数配置对非对称喷管推力性能的影响。研究结果表明,耦合火箭推力室会显著改变喷管内流场结构,... 为了探索提高宽域喷管推力性能的可行途径,提出了一种耦合火箭推力室的高性能非对称喷管设计方法,通过数值模拟研究了有/无火箭推力室及其参数配置对非对称喷管推力性能的影响。研究结果表明,耦合火箭推力室会显著改变喷管内流场结构,引入激波并产生一定尺度的回流区;全飞行包线内,火箭推力室的合理布局可以对主喷管产生一定推力增益,推力系数最多可增加18.02%,且耦合火箭推力室后的组合喷管在相同工况下产生的总推力大于主喷管单独工作和火箭推力室单独工作产生的推力之和,产生了“1+1>2”的效果;不同工况下,火箭推力室的出口马赫数、流量、安装角度等因素对火箭推力室增益效果有一定影响;当火箭推力室的流量和安装角度足够大时,会造成喷管主流的严重分离,导致主喷管不起动。耦合火箭推力室可以提高喷管低马赫数下的推力性能,在全包线范围内增大喷管推力,但需控制推力室流量和安装角度在合理范围内。 展开更多
关键词 推力室 非对称喷管设计 组合构型 推力增益 数值仿真
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姿控推力室隔热框断裂故障分析及改进
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作者 曹晶 熊莉芳 王茜 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第3期372-376,共5页
针对某姿控动力系统推力室在力学环境试验过程中发生的隔热框断裂故障,对故障部位进行断口分析和结构强度分析,发现在高量级随机振动条件下隔热框支撑肋根部存在严重的应力集中,导致发生疲劳断裂。通过改进隔热框支撑肋结构,经强度分析... 针对某姿控动力系统推力室在力学环境试验过程中发生的隔热框断裂故障,对故障部位进行断口分析和结构强度分析,发现在高量级随机振动条件下隔热框支撑肋根部存在严重的应力集中,导致发生疲劳断裂。通过改进隔热框支撑肋结构,经强度分析和推力室力学环境试验验证,隔热框未再发生类似故障,表明改进措施方案可靠有效。 展开更多
关键词 推力室 力学试验 疲劳断裂 故障分析
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重复使用火箭发动机推力室疲劳寿命研究进展 被引量:3
3
作者 张凭 李斌 +2 位作者 高玉闪 霍世慧 王振 《火箭推进》 CAS 北大核心 2024年第1期12-27,I0002,共17页
再生冷却推力室内壁的热-机械疲劳失效严重影响重复使用液体火箭发动机的可靠性和使用寿命,疲劳分析在内壁损伤机理研究、寿命预测和结构优化设计中具有重要作用。简要回顾了推力室再生冷却结构热-机械疲劳分析方法的发展历程,重点围绕... 再生冷却推力室内壁的热-机械疲劳失效严重影响重复使用液体火箭发动机的可靠性和使用寿命,疲劳分析在内壁损伤机理研究、寿命预测和结构优化设计中具有重要作用。简要回顾了推力室再生冷却结构热-机械疲劳分析方法的发展历程,重点围绕材料本构关系、热-力响应计算和疲劳寿命模型,对比梳理已有方法,讨论其特点及应用。基于研究进展与工程需求,从全服役周期瞬态载荷环境、材料本构关系、热-机械损伤模型及验证、基体与涂/镀层耦合失效分析和基于有限数据的工程方法等方面给出了进一步研究的方向和建议。 展开更多
关键词 重复使用 液体火箭发动机 再生冷却推力室 热-机械失效 疲劳寿命预测
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金属增材制造技术在液体火箭发动机推力室制造中的应用与展望 被引量:4
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作者 董鹏 王铁岩 +3 位作者 周庆军 罗志伟 谢勇 倪江涛 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第23期88-104,共17页
金属增材制造技术是一种基于离散-堆积原理的先进制造技术,为液体火箭发动机的设计制造带来了颠覆性的变化。推力室作为液体火箭发动机的核心部件,采用增材制造技术可实现结构的轻量化、集成化设计制造,以及燃烧室等热端部件内流道结构... 金属增材制造技术是一种基于离散-堆积原理的先进制造技术,为液体火箭发动机的设计制造带来了颠覆性的变化。推力室作为液体火箭发动机的核心部件,采用增材制造技术可实现结构的轻量化、集成化设计制造,以及燃烧室等热端部件内流道结构的整体制造,提高产品的性能和可靠性,缩短制造周期、降低制造成本。本文对金属增材制造技术在液体火箭发动机推力室中的应用情况进行了综述,并对未来的技术发展进行了讨论。 展开更多
关键词 金属增材制造技术 液体火箭发动机 推力室 集成设计喷注器 双种金属燃烧
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基于相场模型的再生冷却推力室热机疲劳寿命分析 被引量:1
5
作者 孙燊 易敏 《火箭推进》 CAS 北大核心 2024年第1期78-86,共9页
为了分析再生冷却推力室在服役过程中的应力/应变情况,研究循环热力载荷下推力室的变形与疲劳失效行为,建立热-弹-塑性耦合的疲劳断裂相场模型,并计算断裂序参量的演化过程,预测推力室结构的热机疲劳寿命。通过热传导方程计算结构的温... 为了分析再生冷却推力室在服役过程中的应力/应变情况,研究循环热力载荷下推力室的变形与疲劳失效行为,建立热-弹-塑性耦合的疲劳断裂相场模型,并计算断裂序参量的演化过程,预测推力室结构的热机疲劳寿命。通过热传导方程计算结构的温度分布及热应变,根据应力平衡方程和相场演化方程计算热循环作用下结构中应力/应变和序参量演化,根据序参量达到临界值的循环数预测结构的热机疲劳寿命。结果表明:推力室内壁下表面中心点最先断裂失效,疲劳寿命约为91次。循环温度载荷作用下,内壁下表面中心点处残余拉伸应变不断累积,导致表面塌陷及内壁变薄,最终破坏。利用相场疲劳断裂模型研究推力室结构的热机疲劳失效行为,为预测发动机推力室结构疲劳寿命及辅助发动机再生冷却通道优化设计提供了新思路与方法。 展开更多
关键词 再生冷却推力室 热机疲劳 断裂 相场模型 寿命预测
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国外复合材料推力室技术研究进展 被引量:19
6
作者 闫联生 王涛 +2 位作者 邹武 张钢锤 刘永华 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期64-66,70,共4页
介绍了国外姿控轨控发动机复合材料推力室研究进展,包括推力室复合材料性能、复合材料推力室成形工艺、复合材料推力室连接技术。与难熔金属推力室相比,它具有密度低、使用温度高、无需冷却等优点,可大幅度减轻发动机结构质量,提高发动... 介绍了国外姿控轨控发动机复合材料推力室研究进展,包括推力室复合材料性能、复合材料推力室成形工艺、复合材料推力室连接技术。与难熔金属推力室相比,它具有密度低、使用温度高、无需冷却等优点,可大幅度减轻发动机结构质量,提高发动机比冲,在国外姿控轨控发动机上得到广泛应用。 展开更多
关键词 姿控轨控发动机 复合材料 推力室
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液氧煤油发动机高压推力室冷却技术 被引量:11
7
作者 陈建华 张贵田 +1 位作者 夏开红 吴海波 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期242-245,259,共5页
针对液氧煤油发动机高室压推力室冷却技术,讨论了多条内冷却环带、人为粗糙度、内壁铣槽结构和隔热镀层等主要技术措施。对带人为粗糙度的平直通道内流动进行了二维和三维时均流数值模拟,分析了人为粗糙度局部强化换热机理。对多条液气... 针对液氧煤油发动机高室压推力室冷却技术,讨论了多条内冷却环带、人为粗糙度、内壁铣槽结构和隔热镀层等主要技术措施。对带人为粗糙度的平直通道内流动进行了二维和三维时均流数值模拟,分析了人为粗糙度局部强化换热机理。对多条液气膜冷却环带进行了数值模拟,分析了内冷却流量对冷却的影响。研究结果表明,合理设置人为粗糙度和采用冷却环带技术可有效降低推力室局部气壁温,以煤油为冷却剂的高压推力室冷却方案应以再生冷却结合多条液气膜冷却技术为主,综合采取人为粗糙度、高导热材料、隔热镀层等技术措施。 展开更多
关键词 液氧煤油发动机 推力室 液膜冷却 强化换热 再生冷却 人为粗糙度
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液体火箭发动机推力室冷却通道传热优化计算 被引量:9
8
作者 吴峰 王秋旺 +2 位作者 罗来勤 曾敏 孙纪国 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期197-200,共4页
采用标准k-ε两方程湍流模型对液体火箭发动机推力室再生冷却通道三维湍流流动与传热过程进行了数值预测,冷却工质为氢气,其密度、导热系数、动力粘度随着温度和压力而变化,通过两种优化方案来改变推力室冷却通道的深宽比。方案一为保... 采用标准k-ε两方程湍流模型对液体火箭发动机推力室再生冷却通道三维湍流流动与传热过程进行了数值预测,冷却工质为氢气,其密度、导热系数、动力粘度随着温度和压力而变化,通过两种优化方案来改变推力室冷却通道的深宽比。方案一为保持冷却通道的深度及肋宽不变,通过改变推力室壁面通道个数来改变通道的深宽比,方案二为保持通道数目不变,通过增加或降低通道高度来改变通道的深宽比。以此计算在不同通道深宽比下推力室壁面的传热特性,并进行了优化分析。计算结果表明:存在着一个最佳冷却通道个数,使得推力室壁面再生冷却效果达到最佳;在相同质量流量下,降低通道高度能够强化推力室传热,但同时增加了进出口压差。 展开更多
关键词 液体推进剂火箭发动机 湍流模型 推力室 再生冷却 通道 优化分析
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多推力室的气动谐振点火器研究 被引量:8
9
作者 童晓艳 张国舟 +2 位作者 马彬 梁国柱 宋雅娜 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期402-405,共4页
为了满足多推力室多次同步点火的需要,通过大量的空气气动谐振加热实验和理论分析,研制了两种利用气动谐振点火技术的多推力室点火器,即多管点火器和小点火器,给出了这两种点火器的系统结构、试验参数以及部分试验结果。这两种点火器都... 为了满足多推力室多次同步点火的需要,通过大量的空气气动谐振加热实验和理论分析,研制了两种利用气动谐振点火技术的多推力室点火器,即多管点火器和小点火器,给出了这两种点火器的系统结构、试验参数以及部分试验结果。这两种点火器都能在1秒内提供不同流量的火焰燃气,分别适用于较小推力室和较大推力室的点火。在实验室中进行的多次点火试验结果表明,这两种点火器都可以可靠地进行海平面上多推力室的多次同步点火。 展开更多
关键词 推力室 谐振点火器 塞式喷管火箭发动机 气动加热 同步点火
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气氧/煤油发动机水冷推力室壁热分析 被引量:6
10
作者 刘伟强 姜春林 +2 位作者 周进 王振国 陈启智 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 1999年第2期13-16,共4页
针对气氧/煤油地面试验发动机的热防护问题,采用非定常三维壁温分布模型为主体的分析模型,对槽道式水冷推力室壁温特性进行了计算分析。燃气流与冷却水流采用一维流动模型计算。应用有限差分方法确定了燃气与室壁的换热热流、推力室... 针对气氧/煤油地面试验发动机的热防护问题,采用非定常三维壁温分布模型为主体的分析模型,对槽道式水冷推力室壁温特性进行了计算分析。燃气流与冷却水流采用一维流动模型计算。应用有限差分方法确定了燃气与室壁的换热热流、推力室壁温分布,给出了壁温随时间变化的规律,讨论了冷却水流量对壁温的影响。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 冷却 推力室 热分析 温度分布
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姿/轨控液体火箭发动机推力室高温抗氧化涂层 被引量:18
11
作者 徐方涛 张绪虎 贾中华 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期25-29,共5页
概述了国内外姿/轨控液体火箭发动机高温抗氧化涂层的研究和应用进展,研制过程涉及多种材料体系,但仅有几类广泛应用于型号,包括Nb基材表面硅化物材料体系、Pt-Rh合金、Re基材表面Ir涂层。随着对发动机性能要求的提高,Re/Ir材料体系成... 概述了国内外姿/轨控液体火箭发动机高温抗氧化涂层的研究和应用进展,研制过程涉及多种材料体系,但仅有几类广泛应用于型号,包括Nb基材表面硅化物材料体系、Pt-Rh合金、Re基材表面Ir涂层。随着对发动机性能要求的提高,Re/Ir材料体系成为目前主要的研究方向。 展开更多
关键词 姿/轨控发动机 推力室 高温抗氧化 涂层
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涡流冷却推力室中涡流结构的分析与优化 被引量:13
12
作者 唐飞 李家文 常克宇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期165-169,共5页
涡流冷却是一种新型液体火箭发动机推力室冷却方法,可以简化推力室结构,降低成本,提高可靠性。本文首先介绍该类型推力室的工作原理,并对涡流的结构进行了理论分析,得出内外涡流的速度分布特点。通过冷流场计算,验证了涡流结构分析的正... 涡流冷却是一种新型液体火箭发动机推力室冷却方法,可以简化推力室结构,降低成本,提高可靠性。本文首先介绍该类型推力室的工作原理,并对涡流的结构进行了理论分析,得出内外涡流的速度分布特点。通过冷流场计算,验证了涡流结构分析的正确性。由于流体的粘性,减小了内部涡流的速度及涡量强度,影响推进剂的掺混及燃烧。通过对氧化剂喷嘴入射角的优化,发现氧化剂喷嘴倾斜一定的角度,可以增加内部涡流的速度及涡量强度,将有助于提高涡流冷却推力室中推进剂的燃烧效率。 展开更多
关键词 涡流冷却 推力室 涡流结构分析 氧化剂喷嘴入射角
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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
13
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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过氧化氢推力室技术研究 被引量:13
14
作者 林革 凌前程 李福云 《火箭推进》 CAS 2005年第3期1-4,共4页
简述了过氧化氢作为火箭推进剂的优点,重点介绍了近几年陕西动力机械设计研究所在过氧化氢单组元推力室和双组元发动机推力室研制中取得的进展。设计了几种过氧化氢单组元推力室并进行了试验;进行了过氧化氢/煤油双组元火药点火试验;进... 简述了过氧化氢作为火箭推进剂的优点,重点介绍了近几年陕西动力机械设计研究所在过氧化氢单组元推力室和双组元发动机推力室研制中取得的进展。设计了几种过氧化氢单组元推力室并进行了试验;进行了过氧化氢/煤油双组元火药点火试验;进行了催化点火技术的研究,27次点火试验全部取得成功;设计并生产了几种双组元推力室,对过氧化氢/煤油自燃点火技术进行了研究,累计进行了500余次点火试验;采用37kN推力室分别进行了90%过氧化氢/煤油的火药点火试验和自燃点火试验,试验获得了成功。 展开更多
关键词 过氧化氢 推力室 催化分解 点火
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典型结构的层板发汗冷却推力室传热特性的推算方法 被引量:6
15
作者 刘伟强 陈启智 吴宝元 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第6期15-19,共5页
针对典型的层板发汗冷却结构,提出了利用一个推力室的实验数据来计算另一推力室所需发汗流强的方法。在一种发动机推力室壁面发汗冷却实验数据测出以后,对同一发动机或另一发动机推力室壁采用不同的冷却剂、不同的壁面材料时的受热壁... 针对典型的层板发汗冷却结构,提出了利用一个推力室的实验数据来计算另一推力室所需发汗流强的方法。在一种发动机推力室壁面发汗冷却实验数据测出以后,对同一发动机或另一发动机推力室壁采用不同的冷却剂、不同的壁面材料时的受热壁面工作温度与发汗流强的关系,由迭代计算完成。作为分析实例,利用氦气发汗冷却的试验数据对氢气发汗冷却流强进行了计算,其结果得到了实验的验证。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 发汗冷却 传热 数值计算 推力室
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针栓式推力室冷却特性试验研究 被引量:4
16
作者 刘昌波 林革 +2 位作者 宋大亮 凌前程 章荣军 《火箭推进》 CAS 2020年第1期13-19,共7页
针栓式发动机具有推力调节简单、声学燃烧稳定性好和成本低廉等一系列优点,但目前对针栓式推力室的冷却特性掌握还不够深入,研制过程中曾多次出现因推力室冷却组织不好而烧蚀的问题。采用针栓式推力室试验件,对身部的冷却特性进行了深... 针栓式发动机具有推力调节简单、声学燃烧稳定性好和成本低廉等一系列优点,但目前对针栓式推力室的冷却特性掌握还不够深入,研制过程中曾多次出现因推力室冷却组织不好而烧蚀的问题。采用针栓式推力室试验件,对身部的冷却特性进行了深入研究,结果表明:推力室圆柱段前端的温度较低,无需采用专门的冷却措施;末端内侧气壁温度会达到约1650℃,局部存在明显的烧蚀现象,必须采取有效的热防护措施;下游冷却液膜量的变化对圆柱段的冷却特性影响较小。 展开更多
关键词 针栓式 推力室 冷却特性 热防护
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氢氧发动机推力室化学反应流场计算 被引量:5
17
作者 蔡国飙 张化照 庄逢甘 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第6期671-675,共5页
采用弱耦合点隐式方法的MacCormack格式对氢氧火箭发动机推力室化学反应粘性流场进行数值模拟.数值模拟时采用6种组分、8个反应有限速率的化学反应模型,湍流模型采用BaldwinLomax代数湍流模型.数值模拟得... 采用弱耦合点隐式方法的MacCormack格式对氢氧火箭发动机推力室化学反应粘性流场进行数值模拟.数值模拟时采用6种组分、8个反应有限速率的化学反应模型,湍流模型采用BaldwinLomax代数湍流模型.数值模拟得到了流场参数在燃烧室和喷管中的分布.结果分析表明,得到的数值模拟结果与理论分析一致,说明结果是可靠的.本文的工作为氢氧火箭发动机喷管设计提供了依据,并为进一步开展火箭发动机推力室有化学反应的两相流动的数值模拟打下了基础. 展开更多
关键词 氢氧发动机 反应动力学 推力室 数值模拟 流场
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液发推力室和涡轮泵故障监测与诊断技术研究 被引量:11
18
作者 杨尔辅 张振鹏 崔定军 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期619-622,共4页
研究了液发推力室和涡轮泵故障监测与诊断技术,介绍了取得的主要研究成果,内容包括:试车结果统计与故障特性分析、故障模式与影响分析、故障数据库的设计与实现、状态分类与特征分析等.此外也介绍了基于人工神经网络理论的动态过程... 研究了液发推力室和涡轮泵故障监测与诊断技术,介绍了取得的主要研究成果,内容包括:试车结果统计与故障特性分析、故障模式与影响分析、故障数据库的设计与实现、状态分类与特征分析等.此外也介绍了基于人工神经网络理论的动态过程监测与诊断算法、基于时序分析的稳态过程监测与诊断算法和基于频谱方法的事后故障分析与诊断等故障监测与诊断算法.最后,介绍了所研制的工程应用系统。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 故障检测 推力室 诊断 涡轮泵
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推力室涡流冷却技术试验研究 被引量:7
19
作者 李家文 唐飞 俞南嘉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期956-960,共5页
涡流冷却是一种新型液体火箭发动机推力室冷却技术。在理论分析和数值计算的基础上,设计了采用气氢/气氧作为推进剂的试验用涡流冷却推力室,进行了多次冷流试验和点火试验。在不采用其它冷却措施的情况下,完成了工作时间为20s的点火试... 涡流冷却是一种新型液体火箭发动机推力室冷却技术。在理论分析和数值计算的基础上,设计了采用气氢/气氧作为推进剂的试验用涡流冷却推力室,进行了多次冷流试验和点火试验。在不采用其它冷却措施的情况下,完成了工作时间为20s的点火试验。试验结果表明,涡流冷却推力室工作稳定,气氧形成了有效的冷涡流,圆筒段外壁面温升为5K,部分气氧形成的气膜也对喷管形成了有效的保护。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 涡流冷却推力室 点火试验
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涡流冷却推力室燃烧效率分析 被引量:5
20
作者 李家文 王化余 +1 位作者 叶汉玉 俞南嘉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1507-1512,共6页
为了分析喷注器对涡流冷却推力室燃烧效率的影响,开展了2kN气氢/气氧涡流冷却推力室的设计、仿真与试验研究,设计加工了三种不同喷嘴分布直径的氢喷注面板,在试验过程中测量了推力、燃烧室圆筒段内壁面温度、内壁面压力等参数,利用热力... 为了分析喷注器对涡流冷却推力室燃烧效率的影响,开展了2kN气氢/气氧涡流冷却推力室的设计、仿真与试验研究,设计加工了三种不同喷嘴分布直径的氢喷注面板,在试验过程中测量了推力、燃烧室圆筒段内壁面温度、内壁面压力等参数,利用热力计算、流场仿真与试验测量结果对涡流冷却推力室燃烧效率进行了分析。结果表明,在所分析的三种喷注面板中,喷嘴分布半径最大的推力室燃烧效率最高,为97.6%。同时开展了透明燃烧室的试验研究,高温火焰在燃烧室圆筒段59.5%半径以内区域,验证了内外涡流结构的存在。仿真结果表明,氢喷嘴分布直径影响燃烧区域的分布,从而影响燃烧效率。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 涡流冷却推力室 热试车 燃烧效率
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