液体火箭的POGO振动研究与参数分析

通过建立一个蓄压器-推进系统的耦合动力学模型,研究了蓄压器对推进系统振动频率的影响,并利用临界阻尼法分析了蓄压器-推进系统的稳定性.分析结果表明,临界阻尼比的增大会导致火箭结构系统失稳,而增大蓄压器气蚀柔度可降低临界阻尼比,提高系统稳定性;产生POGO振动时,结构振动的加速度响应最大,且推力脉动与加速度响应的相位差为-π/2;蓄压器在推进系统上的安装位置对POGO抑制有重要影响,给出了蓄压器安装的最佳位置.     

运载火箭金属膜盒式蓄压器振动及疲劳特性研究分析

为了防止液体火箭发生POGO振动,中国现役火箭主要采用金属膜盒式蓄压器进行抑制设计.蓄压器的工作环境较为复杂,主要包括严酷的振动载荷及输送管压力,在振动载荷一定的情况下,输送管压力对蓄压器的振动及疲劳特性有着重要影响.采用Abaqus对蓄压器在不同液路压力下的振动特性进行了研究分析,给出了压力对蓄压器性能的影响规律,为后续蓄压器产品设计、改进提供参考.     

注气式蓄压器自由液面控制技术研究

为了使注气式蓄压器满足火箭POGO抑制所需的气枕容积,需要持续地向蓄压器气枕内充入气体,并控制自由液面的位置,避免气体进入输送管路对发动机造成影响。建立了注气式蓄压器AMEsim仿真模型及地面试验系统,对自由液面的控制技术进行研究。通过仿真计算及试验结果分析表明:通过充气和排气流量匹配,利用溢出管进行自由液面的控制,能够将容积控制在所需范围内。     

液体推进剂运载火箭的纵向自激振动(POGO)

本文进行了阐明POGO机理的分析研究。把N火箭的POGO不稳定性做为一个数字例子进行了研究。其计算结果与POGO振动开始时的飞行记录非常一致。研究发现的特征如下:1.决定POGO发生的主要因素是质量比与阻尼系数;2.在N火箭的情况下,POGO不稳定性主要产生在具有短输送导管的氧化剂-结构的回路上,3.氧化剂泵汽蚀汽泡的频率对POGO的产生起重要作用。本文也分析了装于泵入口处做为抑制POGO装置的蓄压器的效率。     

长征系列运载火箭和大型液体导弹的POGO抑制系统设计

对大型液体运载火箭和导弹来说,火箭结构的纵向振动与动力装置的振动很容易耦合而产生毁灭性后果,这种耦合有一个专门的名字,POGO。常用的避开耦合的方法是,使用一种抑制装置,降低动力装置的振动频率。本文对这一POGO抑制系统设计方面的理论分析方法和实践作了详细的阐述。理论和实践的结果证明,对几乎所有长征系列的运载火箭的第一、第二级,都有耦合问题存在,但使用最简单的一种被动式抑制装置——蓄压器,耦合都能消除。     

液体运载火箭推进系统固有频率的通用化计算研究

为了能够快速有效地对各种构型的液体运载火箭可能出现的POGO振动问题进行初步分析,对液体运载火箭推进系统固有频率的通用化计算问题进行了研究.采用模块化的部件动力学方程进行通用化建模,并引入粒子群优化算法来解决通用化模型带来的高阶方程的求解问题.最后,针对某发动机液氧系统进行了固有频率计算,并讨论了粒子群优化算法的求解效率,以及蓄压器对固有频率的影响.研究成果可进一步应用于液体运载火箭POGO振动的稳定性分析及其抑制研究.     

根据N-Ⅱ/H-Ⅰ火箭的飞行数据进行POGO分析

发射N-Ⅱ/H-Ⅰ火箭时已观测到3种纵向振动,主发动机熄火前(Pre-MECO)POGO1、Pre-MECO POGO2和MECO POGO,用POGO数学模型的奈奎斯特(Nyqist)图判定这些振动的稳定性。Pre-MECO POGO1和MECO POGO发生在装有蓄压器的液氧输送系统。前者的主要激振因素是由液氧泵振动产生的流量脉动,而后者是由液氧箱箱底压力引起的脉动。已激发的Pre-MECO POGO2在燃料吸入管的开路管道共振频率附近,还受燃料流量脉动的影响。与各POGO有关的频率、纵向结构振型和广义质量均由飞行数据确定。为了提供N-Ⅱ/H-Ⅰ火箭沿飞行时间的全部POGO特征,本文指出了POGO模型与这些飞行数据的关系。     

新一代中型运载火箭动力系统总体技术分析

结合国内外中型运载火箭的发展趋势,简要回顾长征七号运载火箭动力系统的研制历程,详细介绍动力系统关键技术的突破与验证过程：以液氧/煤油发动机研制为基础,突破了高可靠闭式贮箱增压控制技术、氦引射循环预冷系统研制与验证技术、低温火箭POGO抑制技术、低温输送系统流动特性验证技术为核心的方案性关键技术;牵引35MPa高压复合材料气瓶、大容积贮气式蓄压器、导流式管路元件等单机的设计生产水平全面提升;总结出多项以动力系统方案设计,单机研制的动力系统总体设计技术,综合提高了新一代中型火箭设计可靠性。     

低温液体火箭注气式蓄压器总体方案研究

针对注气式蓄压器的总体方案,建立注气式蓄压器的动力学模型,研究不同的注气式蓄压器方案对动力系统一阶频率调节能力的影响.研究结果表明是否向输送管路中注入气体,对注气式蓄压器的频率调节能力影响并不大,而设置在发动机内部氧预压泵后高压管路上的注气式蓄压器方案,其对动力系统一阶频率的调节能力明显更强.研究结果对未来低温运载火箭...     

蓄压器及其气体发生器作用的数学模型

针对应用于鱼雷控制系统的活塞式蓄压器，建立了描述蓄压器及其气体发生器作用过程的数学模型，并给出了数值解法。应用所建立的数学模型，针对一定结构和装药参数的蓄压器及其气体发生器进行了计算，得到了液压与时间关系和气压与时间关系等计算结果。通过计算结果与验证试验结果的对比分析，表明所建立的数学模型对蓄压器结构优化和气体发生器设计具有应用价值。     

H-Ⅱ运载火箭的POGO效应分析

在研制大型液体推进剂的运载火箭中,防止推进系统和结构系统间的耦合效应所致自激励振动(又称POGO不稳定性)通常显得极为必要。H-Ⅱ运载火箭的尺寸大且芯级采用液体推进系统,因此很可能产生POGO不稳定性问题。本文介绍H-Ⅱ运载火箭的POGO稳定性分析方法及其结果、POGO抑制装置,以及与POGO有关的研制试验和环境条件。     

液体火箭发动机POGO数学模型的探讨

发动机POGO数学模型(以下简称数模)是液体火箭运载器POGO稳定性分析中所必需的。在国外资料中提出的发动机POGO数模的几种形式归纳起来主要有:泵的数模:泵后管的数模:推力室的数模: 本文扼要地导出上述数模,还对推导中由于假设条件所引起数模的精度和系数提出粗浅看法。     

液氧煤油发动机氧系统双机耦合振荡频率特性

对双机并联液氧煤油发动机存在的氧系统低频振荡现象进行仿真研究。结合泵间管燃气掺混冷凝特性建立的燃气冷凝过程传递函数,基于分支管传递函数理论,进行了双机并联系统频率特性研究。分析了氧入口压力、氧输送管路长度和蓄压器PV值对频率特性的影响。飞行过程中氧入口压力升高,氧系统等效柔度减小,系统频率随之升高。7.5 Hz频率为双机耦合频率,与氧输送主管路特性无关,频率特性表现为振荡相位差180°、幅值相当。进一步增大蓄压器PV值和加速发动机燃气冷凝速率（减小等效气泡柔度）能够抑制低频振荡。     

氧输送管路动态水试仿真分析

利用AMESim软件针对某型运载火箭氧输送管水试试验进行仿真分析,建立无蓄压器和带蓄压器试验系统仿真模型,模拟试验过程中的主要压力变化,并利用软件自带的FFT变换(快速傅立叶变换)获取管路在与水介质耦合作用下的一阶频率和二阶频率。通过对比分析发现,仿真结果与试验结果比较吻合,验证了仿真模型的有效性。     

航天飞机主发动机的POGO试验及结果

为了有效地评定航天飞机的POGO稳定性,需要弄清结构、推进剂及推进动力等分系统的特性。为此,早在工程初期就制定了广泛的分析和试验计划,作为预防航天飞机POGO而采取的一种管理方面的措施。本文将讨论航天飞机主发动机(SSME)在POGO抑制计划中的作用,将发动机地面试验结果与分析结果作了对比,并提供由STS-1飞行测得的数据。     

蓄压器的作用及其设计和实验

一、POGO振动的不稳定现象及其预防措施阿波罗的POGO振动的遥测表明:POGO振动的不稳定现象是实际存在的。不仅土星Ⅵ级存在,而且土星Ⅶ级也存在。正如一系列文献所论述的,POGO振动是一个闭回路的自激振动,它属系统动力学问题,是个潜在的有害的工程问题。若POGO振动严重了,它会导致飞行器失败,如欧洲早期的钻     

阿里安运载火箭POGO振动的研究

几乎在所有采用液体推进剂的运载火箭上都会遇到POGO纵向耦合振动现象。参加研制运载火箭的各国都在为减缓POGO效应直至将其完全消除而积极从事研究工作。对于阿里安运载火箭,从计划开始就相当重视POGO现象的研究。本文扼要介绍了为消除作为火箭和有效载荷激振源的POGO效应所做的工作。     

平板锥形金属膜盒内压柱失稳理论研究

运载火箭蓄压器金属膜盒存在内压下的柱失稳问题,为获得评估膜盒失稳压力的计算方法,以平板锥形金属膜盒为研究对象,基于欧拉压杆公式推导的内压柱失稳临界压力计算公式,通过建立等效拉伸压缩模量不一致的薄壁圆筒弯曲模型进行求解。得出适用于拉伸、压缩轴向刚度不一致的膜盒抗弯刚度计算方法,进而得到膜盒的内压柱失稳计算公式,并将公式计算结果与膜盒柱失稳试验结果进行了比较和分析,验证了公式的有效性。     

火箭涡轮泵的动特性试验

一、前言在使用涡轮泵输送系统的液体火箭上,包括推进剂输送系统在内的动力装置与火箭壳体结构构成一个闭环,经常引起所谓“POGO”的自激振动。对于这种自激振动来说,在动力系统的各个主要环节当中,泵的影响很大,所以要预示或者抑制 POGO 振动,搞清楚泵的动特性就变得非常重要。过去在非汽蚀和汽蚀状态下都做了不少泵的动特性试验。但是由于测量动态流量上的困难,还没有得到满意的结果。本文将介绍一个泵动特性试验的第一阶段试验结果。     

采用有限元方法的平板锥形金属膜盒内压柱失稳研究

运载火箭蓄压器多使用平板锥形金属焊接膜盒,当膜盒充压超过其柱失稳临界压力时会发生柱失稳现象,为获得求解膜盒发生柱失稳压力的方法,使用有限元分析软件进行分析。首先利用ABAQUS非线性屈曲法求解膜盒柱失稳临界压力值,然后利用有限元方法求解膜盒在不同压力下的拉伸、压缩刚度值,结合推导的膜盒柱失稳理论计算式,得到了一种平板锥形金属膜盒内压柱失稳临界压力值计算方法,将计算结果与试验结果进行对比,验证了方法的适用性。