郑锡亮[1]2003年在《低温推进剂火箭发动机循环预冷实验和分析方法研究》文中研究表明对于低温推进剂火箭来说，在发射前对其发动机及增压输送系统进行预冷是一项必不可少的重要工作。目前，我国在氢氧发动机上一直采用排放预冷的方式。这种方式对低温推进剂的消耗量高，并存在严重的安全问题。因此，为节约推进剂，提高发射的可靠性，简化地面系统以及发射前的操作程序等，需要立即开展新型的自然循环预冷法的研究。 本文首先介绍了低温推进剂火箭发动机的各种预冷方法的研究和应用的历史和现状，然后重点对自然循环预冷法进行了实验研究。同时，也对自然循环预冷法的理论研究方法进行了讨论，并提出了参照自然循环锅炉理论的对比分析方法。 1．自然循环预冷法的理论分析涉及到单相、两相流的流动和传热问题，对此不少文献都有所论述，本文对其中一些具有代表性的方法进行了讨论。由于水循环的自然循环锅炉理论已经比较成熟，鉴于它与低温液体自然循环预冷系统的相似性，本文提出了参照于自然循环锅炉理论的对比分析方法。 2．自行设计并搭建了低温流体自然循环预冷实验平台，提出了不同于常规的“液相回流”方案的“气相回流”方案。 3．进行了多组对比实验，着重对两种不同回流方式对于自然循环和预冷的影响进行了比较，并研究了系统增压、引射、回流管绝热效果以及泵体绝热效果对于自然循环的建立和维持以及对循环预冷效果的影响。 文章的后面部分对实验中的各种现象和问题进行了分析，并提出了开展进一步实验的一些建议。最后，对全文进行了总结。
李琦芬[2]2005年在《低温推进剂管道输送系统特性研究》文中进行了进一步梳理本文通过理论与实验研究相互结合的方式，探索了两项特殊应用的低温流体管道输送系统特性，即进行了液体火箭推进剂贮箱内增压气体的选择和增压方式的改进问题研究，及低温液体推进剂火箭发动机启动前的预冷方案研究。这两项低温管道输送系统的研究来源于我国新一代的运载火箭规划，是低温液体推进剂运载火箭设计中的两个重要技术问题。全文开展了以下几个方面研究工作： 1．二氧化碳在液氮和液氧中的溶解度计算 在理想溶液的基础上，采用了适用于非极性溶质—溶剂系统的正规溶液关系式和修正的Scatchard-Hildebrand关系式，分析并计算了二氧化碳在液氮和液氧中的溶解度。并与文献中的实验数据进行比较，得到了较为合理的结论和解释。计算结果为低温液体推进剂贮箱自生增压系统的增压气体的选择和配制提供了理论依据。 2．低温流体增压输送系统的数值模拟 利用计算流体动力学理论和数值计算工具，对低温液体推进剂增压输送系统进行了数值模拟计算。根据物理试验要求的条件，设计了模拟计算工况，得到了若干对试验装置改进和对试验过程具有指导意义的建议和结论。同时结合增压输送的试验结果，进行了相同工况的数值模拟预测，并借助试验结果验证了数值试验的合理性。 3．低温推进剂增压输送系统的试验研究 参考试验设计要求，以及数值模拟的结论，搭建并完善了低温液体推进剂增压输送系统的模拟试验装置。以液氮为模拟推进剂，以含不同组份的二氧化碳和水的氮气为模拟增压气体，进行了液氧煤油火箭的液氧箱自生增压试验研究。通过改变增压气体中二氧化碳和水蒸汽的含量，分别模拟了液氧加热气化增压输送和富氧燃气增压输送，从试验原理上验证了含有微量二氧化碳和水蒸汽的氮气增压输送液氮方案是可行的，为增压方式和增压气体的选择提供了依据，为今后的进一步试验研究及系统设计提供了参考。 4．循环预冷的试验研究 利用相似原理，搭建了能用于低温液体推进剂火箭发动机循环预冷试验研究的试验装置，进行了一系列循环预冷实验研究。证明了在低温液体
钟轶魁[3]2003年在《低温液体火箭发动机循环预冷模拟试验研究》文中进行了进一步梳理随着国际运载火箭朝着大功率和多样化的两极方向发展，大比推力的液氢液氧推进剂成为大功率运载火箭的主要推进剂。预冷技术作为低温液体火箭点火发射前不可缺少的环节之一，也代表着各个国家航天技术发展标志之一。相比传统排放式的预冷，自然循环预冷技术有着节省推进剂的预冷消耗量、简化火箭射前程序、增加预冷安全系数和实现延迟点火功能等的特点。国外在该项领域的技术已经在实际火箭发射场得以应用，相比之下，我国仍采用排放式的预冷方法。因此，需要研究低温液体火箭发动机循环预冷的方法，尽快实现赶超发达国家的目标。 本文简要回顾了运载火箭发展的历史和各个国家运载火箭研究水平。展现了循环预冷技术在各国家低温液体火箭的发展与应用，同时也介绍了预冷计算方法。随后，采用相似理论的方法将实际运载火箭方案进行微缩建模。设计出了一套详细的试验方案，据此组装了试验装置，并参照运载火箭射前程序，提供了一套详细的试验操作步骤，进行了基本型循环预冷的模拟试验。在试验基础上，对试验装置及其测量系统进行改进，完善了试验操作程序。改进后的模拟试验可以实现对实际运载火箭射前预冷的各个环节的模拟。 本文对回流管路的直径和绝热效果以及回流方法的影响进行了详细的阐述。得出了循环预冷技术在低温液体火箭发动机预冷程序中可以采用的结论。并建议采用气相回流的方法，可以实现更佳的预冷效果，其自然循环预冷可以维持更长时间，同时能更进一步简化射前程序。另外，还需要采取措施解决自然循环预冷中出现的“间歇喷泉”。最后给出了进一步开展循环预冷研究的方案建议。
郭宁, 匡波, 张中伟, 黄辉, 田玉蓉[4]2013年在《低温推进剂火箭发动机循环预冷系统喷泉非稳现象的数值研究》文中研究表明通过数值模拟,分析了低温推进剂(液氧)火箭发动机循环预冷系统中喷泉非稳现象的过程与机理;计算分析了不同影响因素下的喷泉现象及行为规律;同时,参照针对竖直立管的喷泉失稳边界Murphy曲线,对比探讨了输送管几何与保温参数影响下的自然循环预冷回路的喷泉稳定性边界;进一步地,针对特定循环预冷回路,数值分析并验证了消除喷泉效应的有效措施。
陈士强, 范瑞祥, 黄兵, 黄辉[5]2014年在《液体运载火箭低温动力系统注气式循环预冷过程的AMESim仿真研究》文中研究指明讨论了液体运载火箭低温动力系统起动前预冷的必要性和循环预冷方案的优缺点,分析了注气式循环预冷的基本原理和影响因素,建立并根据试验数据验证了基于AMESim的注气式循环预冷仿真模型。对不同工况液体运载火箭低温动力系统注气式循环预冷过程进行研究,部分工况获得了与文献试验数据较为一致的规律,并对注气式循环预冷过程伴随的增压下注入气体对贮箱气枕的影响、变过载对系统循环特性的影响和注入气体在贮箱与管路内行为特性等问题进行了分析与讨论。
孙礼杰, 樊宏湍, 刘增光, 张亮[6]2012年在《低温推进剂火箭发动机预冷方案研究》文中研究说明对国内外低温推进剂火箭发动机采用的排放预冷、自然循环预冷和强制循环预冷等预冷方案进行了综述。介绍了国内新一代运载火箭使用的新型低温液体发动机的预冷研究。对液氧煤油发动机预冷方案中推进剂类型、发动机所在子级、自然循环多因素综合等影响方案的主要因素,以及发动机预冷方案中的维护、沸腾传热与两相流数值模拟等关键技术进行了分析。
田玉蓉, 张福忠, 唐一华[7]2003年在《低温推进剂火箭发动机循环预冷方法研究》文中研究指明预冷是低温推进剂火箭启动前的一个重要操作。目前国内外使用的预冷方式主要有排放式预冷和循环预冷。我国在氢氧发动机上一直使用的是排放式预冷。与排放式预冷相比 ,循环预冷能使射前操作和地面设备得到很大程度简化 ,因此 ,开展循环预冷研究十分必要。通过预冷耗液和稳定状态下的自然循环计算对循环预冷进行了理论分析。耗液计算以经典热力学理论为基础 ,循环计算应用了数值方法。数值计算中 ,以一维均匀两相流模型为基本模型。最后 ,通过模拟试验对计算进行了验证。得到循环预冷优于排放式预冷的结论 ,从理论上验证了自然循环预冷的可行性
陈春富[8]2007年在《大推力氢氧发动机试验推进剂供应技术研究》文中研究表明大推力氢氧发动机是我国今后发展卫星、深空探测和载人航天运载工具最重要的动力装置之一。发动机试验贯穿发动机研制的全过程,是检验发动机各种性能指标的主要手段。推进剂供应技术是整个试验系统研究的核心技术之一,它涉及推进剂贮箱、输送管道系统、自动增压系统及配气系统等多个子系统的综合研究与应用。本文根据国内外大推力氢氧发动机试验中推进剂供应技术专项研究缺乏的现状和地面试验安全、可靠运行的需要,进行了各项关键技术的研究。通过系统的理论分析,综合运用数学和物理方法,借鉴多年的计算模型及试验关联式,确定低温贮箱容积,计算推进剂供应主管道内径,选择科学合理的增压方式,研究大推力氢氧发动机低温推进剂预冷加注新工艺,找出液氢液氧温度品质、加注时间及介质消耗的可控影响因素;由流体力学相关理论,获得增压孔板及气动薄膜调节阀的流量特性,依据Re相似准则,进行低温调试,获得管路低温水力特性,找到了降低试验成本的新途径;通过对低温流体非恒定流的研究,分析了发动机试验过程中起动压力凹坑及关机水击现象,为箱压设定及试验程序的制定提供了可靠的依据。大推力氢氧发动机试验随着推力、流量的增大,液氢使用量大幅度提高,由于制造技术、运输、安装固定等因素的影响,推进剂供应系统只能采用多个液氢贮箱并联使用方式,短程考台试验中出现了液位不平衡问题。通过理论分析和试验两方面的研究,探索出了解决问题的最优方案,通过调整贮箱的箱压,彻底解决了液氢贮箱流量不均衡问题,并通过了试验考验。研究结果表明,尽管液氢液氧有其独特的特性,在大推力氢氧发动机地面试验条件下,经典的流体力学、传热学理论及前人研究的部分常用模型及试验关联式在大推力氢氧发动机试验推进剂供应技术研究中是可以应用的。
田玉蓉, 张化照, 张福忠, 陈国邦, 钟轶魁[9]2003年在《低温推进剂火箭发动机循环预冷试验研究》文中认为以液氮为工质 ,进行了低温推进剂火箭发动机循环预冷的试验研究。通过对试验系统的简单改变 ,以及操作步骤的不同调整 ,按回流管有无绝热、泵壳外覆盖不同厚度绝热层、回流管出口在贮箱液面以下或贮箱液面以上的各种组合 ,共进行了 6个状态的试验。通过试验 ,从原理上验证了自然循环预冷是可行的。同时 ,对循环预冷的一些影响因素进行了分析 ,并得到相关的结论 ,为今后的大型试验研究及系统设计提供了参考
陈士强, 范瑞祥, 管洪仁, 黄兵, 黄辉[10]2015年在《基于AMESim的液体运载火箭低温动力系统自然循环预冷过程研究》文中进行了进一步梳理中国新一代液体运载火箭低温动力系统普遍采用循环预冷技术,从而有效地实现节省推进剂预冷消耗量、简化火箭射前程序、增加预冷安全系数等功能。讨论循环预冷的基本原理和影响因素,建立基于AMESim的自然循环预冷仿真模型,对液体运载火箭低温动力系统自然循环预冷过程进行了研究,获得与文献试验数据较为一致的结论。
参考文献：
[1]. 低温推进剂火箭发动机循环预冷实验和分析方法研究[D]. 郑锡亮. 浙江大学. 2003
[2]. 低温推进剂管道输送系统特性研究[D]. 李琦芬. 浙江大学. 2005
[3]. 低温液体火箭发动机循环预冷模拟试验研究[D]. 钟轶魁. 浙江大学. 2003
[4]. 低温推进剂火箭发动机循环预冷系统喷泉非稳现象的数值研究[J]. 郭宁, 匡波, 张中伟, 黄辉, 田玉蓉. 低温工程. 2013
[5]. 液体运载火箭低温动力系统注气式循环预冷过程的AMESim仿真研究[J]. 陈士强, 范瑞祥, 黄兵, 黄辉. 载人航天. 2014
[6]. 低温推进剂火箭发动机预冷方案研究[J]. 孙礼杰, 樊宏湍, 刘增光, 张亮. 上海航天. 2012
[7]. 低温推进剂火箭发动机循环预冷方法研究[J]. 田玉蓉, 张福忠, 唐一华. 导弹与航天运载技术. 2003
[8]. 大推力氢氧发动机试验推进剂供应技术研究[D]. 陈春富. 国防科学技术大学. 2007
[9]. 低温推进剂火箭发动机循环预冷试验研究[J]. 田玉蓉, 张化照, 张福忠, 陈国邦, 钟轶魁. 导弹与航天运载技术. 2003
[10]. 基于AMESim的液体运载火箭低温动力系统自然循环预冷过程研究[J]. 陈士强, 范瑞祥, 管洪仁, 黄兵, 黄辉. 导弹与航天运载技术. 2015
标签：航空航天科学与工程论文; 动力工程论文; 火箭发动机论文; 航空航天论文; 运载火箭论文;