氢氧发动机试验台低温系统设计与试验研究

主要对低温推进剂发动机试验台的液氢系统常见技术故障技术了分析和总结，着重从低温系统设计正确性、试验工艺合理性，试验技术安全性以及节约试验经费等几个方面进行探讨与研究。     

低温推进剂火箭发动机循环预冷试验研究

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。     

火神低温发动机部件的试验结果

为了使阿里安5运载火箭在1995年中期能进行第一次飞行,火神发动机的研制工作已于1984年底开始。发动机主要部件(涡轮泵、推力室,燃气发生器)的详细设计己完成并开始进行全尺寸部件(动密封、轴承)或缩比模型(燃烧室、燃气发生器喷嘴)的试验。主推力室、燃料涡轮泵和燃气发生器的第一套样机将在1986年制造出来,并在1987年进行试验。     

低温推进剂火箭发动机循环预冷方法研究

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征。得到循环预冷优于排放式预冷的结论，从理论上验征了自然循环预冷的可行性。     

低温技术在氢氧火箭发动机试车台上的应用

介绍一座大型氢氧火箭发动机多功能高空模拟试车台所采用的几项新设备和新技术：分级预冷高压低温液氢容器；全包式液氮预冷夹套式低温液氢容器；高压低温截止阀；高压低温脉冲式安全阀；高压低温补偿器；低温贮箱的自动增压稳压技术；高压低温管路的密封技术等。这些技术填补了多项国内空白。     

低温推进剂输送管路热动力排气系统研究

为了实现低温推进剂的长期在轨贮存,保证推进剂从贮箱到发动机的液态供应,拟采用热动力排气系统(Thermodynamic Vent System,TVS)来实现推进剂的热管理。以单位长度液氧管路为例,阐述了热动力排气系统的原理,进行热动力排气系统孔板及TVS管路设计、在轨贮存时间计算、TVS管路排放量计算以及排放量影响因素分析。     

低温推进剂长时间在轨的蒸发量近年技术进展

低温推进剂特别是液氢和液氧组合是目前性能最高的化学推进剂,也是NASA未来月球、火星探测乃至更远距离的深空探测的首选推进剂[1].但低温推进剂长时间在轨应用主要受限于低沸点的推进剂受热蒸发所带来的贮箱压力控制[2]和蒸发损失等一系列问题,其核心是低温推进剂的蒸发量控制问题.本文从被动防护和主动制冷等方面对国外低温推进剂蒸发量控制技术的研究进行了分类归纳,并对低温推进剂蒸发量控制技术进行了总结和展望.     

低温上面级滑行段的推进剂管理

介绍低温上面级的推进剂管理方法、落塔试验、飞行试验和流体动力学数值模拟.重点讨论半人马座连续推力控制和间断式推力控制的管理方法.多次启动与长时间轨道滑行是国外低温上面级的共同特点,间断式推力控制目前是基本的推进剂管理方法.对于连续推力控制,不应该简单地按照线性放大因子确定沉底段推力值;保持段推力值应根据干扰确定,不存在临界B0数.利用航天器分离后的运载火箭进行推进剂管理试验的方法值得借鉴.     

用于上面级的小型低温推进装置

对未来 H-1运载火箭第三级采用低温推进系统进行了可行性研究。虽然LO_2/LH_2的第三级质量比率比现在的固体推进剂第三级小,但比推力提高50%的结果能使非常有意义的有效载荷提高。推荐的两个新推进系统的基本结构方案是:一个挤压式供给系统和二个泵式供给系统。第一个挤压式系统能在441s 比推力时提供700kg 的推力,且具有再起动能力。第二个泵式输送系统根据膨胀循环原理工作。小型涡轮泵有90000r/min 的轴转速,供给在比推力为471s 时能产生1t 推力的推力室所用推进剂。提出的第三个系统仍然是一个泵式供给系统方案,它采用独特的膨胀排放循环,且在比推力为470s 和涡轮泵转速为80000r/min 时能产生1t 的推力。发动机试验结果预示了各个推进系统方案性能的可行性。     

低温上面级滑行段的推进剂管理(续)

介绍低温上面级的推进剂管理方法、落塔试验、飞行试验和流体动力学数值模拟.重点讨论半人马座连续推力控制和间断式推力控制的管理方法.多次启动与长时间轨道滑行是国外低温上面级的共同特点,间断式推力控制目前是基本的推进剂管理方法.对于连续推力控制,不应该简单地按照线性放大因子确定沉底段推力值;保持段推力值应根据干扰确定,不存在临界B0数.利用航天器分离后的运载火箭进行推进剂管理试验的方法值得借鉴.     

系统动态仿真技术在高压补燃氢氧发动机研制中的应用

介绍了系统动态仿真技术在我国高压补燃氢氧发动机研制中的应用。简要介绍了用于液体火箭发动机系统动态仿真的数学模型的建立和处理。实践结果表明，将系统动态仿真技术应用于火箭发动机的研制中，达到了完善发动机系统配置、优化发动机系统构成、指导发动机进行冷态试验和制定发动机的启动、关机时序的目的，为我国高压补燃氢氧发动机的研制起到了重要作用。     

微重力条件下用于低温燃料贮箱的热动力排气系统

简要介绍一种可供选择使用的低温燃料贮箱零重力排气系统。介绍了该系统的功能及工作原理，给出了热交换器混合泵、控制阀门等主要系统组件的工作原理及结构图，回顾了热动力气系统的发展，评述了该系统的使用阶值。     

NASA低温推进剂长期在轨贮存与传输技术验证及启示

液氢/液氧低温推进剂被认为是目前进入空间及轨道转移最经济、效率最高的化学推进剂,但其沸点低,低温推进剂长期在轨蒸发量控制及贮箱压力控制等成为核心技术难题。结合国内外研究情况,分析了美国近年来低温推进剂长期在轨贮存与传输关键技术及地面试验,重点探讨了主动制冷技术、大面积冷屏技术及其他被动热控技术相结合的技术方案,给出了低温推进剂长期在轨贮存与传输技术的未来发展趋势。     

新型低温火箭发动机超临界燃烧研究进展

综述了氢氧、液氧/甲烷两种低温推进剂新型火箭发动机超临界燃烧研究进展.对氢氧火箭发动机、液氧/甲烷火箭发动机超临界燃烧研究的意义、实验研究、仿真研究及超临界燃烧的特点做了介绍,并结合当前的研究提出了一些看法.