亚燃冲压发动机建模及性能研究

关于冲压发动机动力性能优化建模问题,冲压发动机模型及特性与飞行高度、马赫数、攻角有关,决定发动机的性能因素。为了优化冲压发动机动力性能和控制系统设计总体规划,提出建立亚燃冲压发动机特性计算的数学模型,借助于simu-link仿真平台搭建了亚燃冲压发动机模块化的稳态仿真模型,进行不同飞行条件下的特性计算的分析,重点分析了不同进口条件对进气道正激波强度的影响。通过与GasTurb软件中模型参数比较验证了模型的正确性。仿真结果表明,模型可用于冲压发动机总体初步设计研究。     

基于CATIA的固体火箭发动机系统设计

发动机图形绘制与性能计算是火箭设计的关键步骤,通过对固体火箭发动机设计过程的分析,提出CATIA参数化图形绘制技术;以单孔管状装药发动机为例,建立了发动机燃烧室与喷管模型,在VC环境下利用CATIA Automation二次开发技术实现了燃烧室与喷管参数化设计,完成了两者装配与动态显示;利用Matcom实现内弹道压力时间曲线计算,发射段轨道分析;最后完成系统软件编制;实际使用情况表明,使用该软件可快速构造发动机,进行全面的性能分析,为固体火箭发动机方案论证与初步设计提供了有力的工具。     

先进空空导弹最优中制导律研究

空空导弹使用的变流量固体火箭冲压发动机作为动力系统,具有优越于以往空空导弹的潜能.为提高导弹推力性能,以最大发挥变流量固体火箭冲压发动机的潜能,提高和优化先进空空导弹的中制导性能,提出时间-燃料综合最优作为中制导性能指标.对导弹最优中制导律的研究中,充分考虑了变流量固体火箭冲压发动机的工作特性和约束条件,并应用动态规划的方法,对中制导弹道及发动机工作调节参数进行了优化设计.研究结论表明:通过优化设计,可以大幅提高空空导弹的中制导性能.研究结果也可为变流量固体火箭冲压发动机工程设计提供参考.     

针栓式变推力火箭发动机内流场数值仿真研究

发动机推力室的工作过程直接影响到发动机的性能,在设计过程中,从理论上分析推力室内的燃烧流动过程具有非常重要.通过数值仿真,可以大大缩短发动机的研制和改进设计周期,减少研制经费.针对自燃推进剂针栓式变推力液体火箭发动机燃烧与流动的特点,借助CFD计算软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型及有限速率化学反应模型,对采用针栓式喷注器的变推力液体火箭发动机的推力室喷雾燃烧过程进行了数值仿真.计算结果得到了压强分布,温度分布,牛成物的摩尔分数分布,粒子轨迹分布、流强、混合比分布以及流动码赫数分布等,并对流场结构和影响发动机性能的喷注器参数进行了分析.数值计算结果可为变推力发动机喷注器和推力室的设计和优化提供参考.     

火箭防暴弹发动机的内弹道解析

研究防暴弹发动机燃烧室优化控制问题,为了实现对火箭防暴弹发动机燃烧室内压强的控制并确定其影响因素,解决燃烧室内各点压强分布不均衡的问题,提出了阶段分析法,并引用“零维”压强这一概念,在选用“零维”内弹道模型的基础上,采用龙格库塔法,利用MATLAB语言仿真技术进行编程测试,对“零维”条件下的内弹道进行数值仿真,并将模拟结果与实验结果进行分析比对,验证了内弹道模型和仿真结果的正确性,得出了在发动机工作过程中,燃烧室内压强随时间的变化规律,明确了影响压强的各个因素,为固体火箭发动机内弹道性能研究以及外弹道的计算提供了理论依据.     

固体火箭助推器CAD系统软件的研究与开发

针对固体火箭助推器的设计问题,本文将CAD技术运用于火箭研制过程,结合无人机助推发射系统设计与仿真软件,探讨当前固体火箭助推器CAD系统发展现状与特点,研究固体火箭助推器CAD系统的组成与实现方案,开发一套固体火箭助推器设计与仿真系统软件。系统集成助推器结构设计、参数化绘图、数据库管理3个模块。系统具有友好的操作界面,推进剂模块与装药设计模块之间进行了关联,可有效完成助推器产品管理,只需输入少量数据,便可快速构造助推器,为助推器方案论证提供了有力工具。     

旋转发动机燃烧室头部气-固两相流场结构分析

在固体火箭发动机性能的研究中,采用N-S方程、Reynolds湍流模型和颗粒随机轨道模型建立了旋转固体火箭发动机头部区域气-固两相流数学模型,针对安全性,使用FLUENT软件对不同转速发动机头部区域流场进行了数值仿真,分析和比较了有无旋转两种状态下燃烧室头部区域流场结构,研究了转速对燃烧室头部流场结构及热环境的影响.结果表明:发动机的旋转使燃烧室内部流动与传热发生显著变化,导致燃烧室头部压强升高,热防护环境恶化,而且,变化随着转速的增加而迅速加剧,影响发动机内弹道性能和头部热防护性能,为发动机设计提供安全保障的依据.     

固体火箭冲压发动机三维数值计算

利用FLUENT中的概率密度函数非预混模型对固体火箭冲压发动机补燃室内的气相湍流燃烧进行数值模拟.主要目的是解决在固体火箭冲压发动机含镁铝推进剂的补燃室中,存在上百种中间及最终产物.复杂的反应机理使采用有限反应速率模型难以模拟补燃室中复杂的湍流燃烧的问题.模拟结果有助于提高对固体火箭冲压发动机补燃室内部流场流动的了解.模拟结果表明:补燃室内发生着复杂的三维化学反应流动,存在对掺混燃烧有重要影响的头部回流和轴向涡流.补燃室内温度分布与空气与燃气的掺混、燃烧及流动状态有密切关系.提高空燃比,可增强补燃室中燃气的回流和轴向涡流强度,加大掺混力度.提高燃烧效率.     

基于BP神经网络固冲发动机燃气流量调节控制

在针阀式固冲发动机燃气流量调节优化控制问题的研究中,为优化燃气流量调节,建立了针阀式燃气流量调节燃气发生器工作过程中的动态模型,分析了动态模型的频域特性,并通过仿真进行了验证.针对燃气流量调节系统是一非最小相位系统,具有负调特性,设计了一种遗传算法优化BP神经网络PID控制器.仿真结果表明所提出的控制方法可以有效减小固体火箭冲压发动机燃气流量调节的负调峰值和超调量,缩短系统调节时间,有效地提高了固冲发动机的工作性能.     

固体火箭发动机点火试验燃面退移最优重建方法研究

为了在固体火箭发动机点火试验中实际测试过程仅能够获得有限的燃面投影数据背景下,实现燃面退移图像的最优重建,一方面在ART算法基础上采用最小化图像全变分约束技术,以提高图像边缘重建质量;另一方面在获取的初步微波CT成像场的磁力线路径基础上,通过电磁场的传播规律增加磁力线路数,以增加成像信息量,从而得出不同直径固体火箭发动机燃面退移最优重建图像;经仿真实例得出了不同直径燃面在应用此最优重建方法得出的图像结果与实际数值之间的误差小于1 mm,符合重建要求,验证了固体火箭发动机点火试验燃面退移最优重建方法的有效性.     

高过载试验装置电气系统研究

过载加速度是影响固体火箭发动机性能的重要因素之一。高过载试验装置为分析和研究过载对固体火箭发动机的影响提供了必要的实验手段。介绍了基于转台存储原理的高过载试验装置电气系统构成,详细阐述了其硬件和软件设计,简要说明了系统设计中的关键技术。该电气系统已成功用于高过载试验装置,并取得了良好的实验效果。     

固体火箭发动机流量调节半实物仿真系统

壅塞式燃气发生器利用燃速对压力敏感的推进剂,通过调节喷管喉部面积来达到调节燃气流量生成率的目的.由于控制对象的时变性,燃气发生器压力闭环控制算法比较复杂,控制实际应用时需要反复调试,但是由于试验条件的限制,无法多次进行点火试验或在点火试验过程中进行调试.为了能够有效的实现控制器的设计、完成对流量可调燃气发生器驱动控制装...     

Performance study of a water ramjet engine

A performance study of a water ramjet engine is described.The engine is powered by the reaction of a magnesium-based propellant and ingested water.In this study,a solid propellant,which consisted of a large percentage of magnesium,a binder and a small amount of oxidant,was used as a hydro reactive fuel.Cold water was injected into the combustion chamber as a main oxidant.A scaled-down experimental engine was tested in a direct-connect ground testing system to characterize the factors influencing the engine ...     

基于图像处理的膏体推进剂火焰测温

膏体推进剂火焰温度测量对推进剂配方的研制及火箭发动机的设计具有重要意义.为了测试推进剂燃料温度分布,采用彩色CCD比色测温技术,设计了一种非接触式膏体推进剂火焰测温系统.利用黑体炉对测温系统进行标定,通过现场本生灯试验对测温系统进行精度检验,最后,对青体推进剂在开放空间内的燃烧火焰进行图像测温.结果表明方法简单可靠,基本满足青体推进剂火焰测温要求,由于系统拍摄图像实际上是火焰在CCD靶面上投影叠加的效果,对最终处理结果具有一定影响,方法仍有待改进.     

旋转固体火箭发动机统一流场计算

为了进一步研究旋转对固体火箭发动机工作的影响,采用RSM湍流模型对内孔燃烧、内孔与端面同时燃烧管状装药旋转固体火箭发动机统一流场进行了仿真。采用UDF编程给出质量入口边界,获得了旋转条件下发动机内流场结构参数特点,并给予理论说明。计算结果表明,内孔燃烧装药发动机切向速度流场类似于典型的Rankine涡,端面和内孔同时燃烧装药发动机切向速度流场呈现出Rankine涡和由端面燃烧引起的强迫涡的复杂组合涡;在发动机前封头和喷管喉部涡核切向速度峰值非常大,使燃烧室前封头和喷管喉部工作环境显著恶化;旋转使发动机燃烧室压力沿径向逐渐增大,强迫涡附近的压力梯度远大于推进剂表面的压力梯度。     

光纤传感器与激光测距的物位传感器设计

以固体火箭发动机推进剂装药物位检测系统研究为背景,采用基于光纤传感器与激光测距原理的非接触式物位检测方案,使用光纤传导激光,使带电设备远离检测现场,可以在检测现场完全不带电的情况下实现高精度物位检测。系统通过主控单元可以控制多个传感器实现多点同时检测,从而能够在装药表面不是绝对平面的情况下得到更为可靠的检测结果。     

基于辩纤传感器与激光测距原理的物位检测系统设计

设计了一种对固体火箭发动机推进剂装药高度进行物位测量、显示以及预警的检测系统.系统采用了基于光纤传感器与激光测距原理的非接触式物位检测方案,使用光纤传导激光,使带电设备远离检测现场,在现场完全不带电的环境下,完成高精度物位检测;通过系统主控单元控制多个传感器可实现多点同步检测,从而能够在装药表面不是绝对平面的情况下得到...     

一种航天器推进剂补加飞控模拟器设计

推进剂补加飞控模拟器是飞控中心用来验证推进补加程序和地面测控方案、训练操作人员的模拟仿真系统,为系统演练构造一个尽量逼真的任务环境;提出了一种用于推进剂在轨补加任务准备的飞控模拟器设计,详细介绍了系统结构和原理, 给出了系统信息流向、软件设计,最后对主要技术难点及解决措施进行了说明,该模拟器具有真实性高、通用性高及灵活性高的特点,可以实现对推进剂在轨补加过程的动态模拟,在我国首次推进剂补加任务准备中得到了充分的应用和验证,取得了较好的效果。     

基于FPGA的推进剂药柱应变测试装置研究

固体火箭发动机工作于发射过载状态下,位于燃烧室内的推进剂药柱因承受惯性力作用产生一定的形变。为测试推进剂药柱在发射过载状态下的轴向应变响应特性,针对发动机装药结构、材质的特殊性,研制了一种基于FPGA的推进剂药柱大应变存储测试装置,解决了该环境下传统应变电测系统应用于装药应变检测过程中呈现出的数据捕获率低、非线性误差大等问题。装置采用FPGA芯片搭建主控模块,集信号调理、触发采集、存储等功能于一体,可安装于发动机内进行发射过载试验,实时完成装药应变响应信息的快速采集与存储。试验后回收装置,通过上位机提取测试数据,处理和再现装药应变时间历程曲线。