摘要：固体火箭发动机性能与结构方案总体设计是发动机设计工作的第一步,对发动机研制的技术路线有深远影响。为了解决现有集成设计系统“软件功能难定制、算法模块少协作、数据结构扁平化”三大问题,本文使用算法模块动态组合思想设计开放的算法模块接口规范体系,在此基础上,以“功能解耦,模块独立,算法重用”为原则,根据固体火箭发动机设计理论,开发包括热力计算、总体参数优化、设计指标分配、装药设计在内的30个算法模块和2个对外接口。使用并行轮循计算方法实现算法模块的集成与协作,在算法模块并行解耦的基础上显著提高了计算速度。并基于算法层、应用层、用户界面层和表现层的四层系统架构开发出适于工程应用的集成设计软件系统SRM-PASCOD。使用该系统复现“长征一号”第三级FG-02固体火箭发动机的设计过程,梳理出含有四百余条数据的全系统数据字典。将设计结果与实际对比,性能偏差和尺寸偏差在10%以内,满足工程需要。通过对算法模块的灵活组合,又完成了某战术导弹双推力长尾喷管发动机的设计,体现了软件的实用性、可定制性和可扩展性。本文建立的设计方法、开发的算法库和集成规范可以灵活支撑固体火箭发动机性能与结构方案总体设计,所形成的层次化的发动机数据字典为工程应用提供了数据支持。

摘要：为了进一步研究液体火箭发动机爆震波点火器的工作过程,结合实际试验发动机用爆震波点火器的工作条件,在混合比为3,初始氢氧混气压力为0.1MPa情况下,采用常用的两步显式M acCorm ak差分格式和有限速率化学反应动力模型,对爆震波点火器管路中爆震波的传播过程进行了数值模拟,研究了爆震波形成后在一维管路中传播特性及性能参数。从数值模拟结果来看,稳定传播的爆震波温度可达3500K,压力达到2MPa,其传播速度可达3430m/s,从爆震波形成到其传播到2m距离的出口,用时不到0.6m s。并与试验结果进行了对比分析,数值模拟结果和试验结果符合很好,为爆震波点火器的工程设计提供了理论依据。

摘要：空空导弹高空工作过程中,外部的超声速来流与其固体火箭发动机的尾部喷流相互作用,形成复杂的非定常尾部干扰流场,影响导弹后体的工作环境。为了探寻发动机内弹道对导弹后体结构的非定常影响,采用双组分气体的非定常CFD仿真模型对某空空导弹发动机工作期间的喷管内流场和导弹外流场进行一体化数值模拟,研究了由多个自由剪切层、激波、膨胀波等组成复杂干扰流场的结构,以及在发动机内弹道和外流速度的非定场效应影响下其变化过程,在此基础上定量分析了由此引起的尾流的温度和燃气的扩散,以及在不同内弹道阶段发动机对导弹后体结构产生的影响。计算结果表明,非定常干扰流场在导弹后体附近产生不断变化的低速涡流区域,加速了温度和燃气的扩散,致使导弹尾端面区域受到高温气体冲刷,进而降低导弹后体结构的安全性。因此,空空导弹的后体设计有必要考虑并减少发动机内弹道与导弹外流的非定场影响对导弹后体安全性所造成的潜在威胁。

摘要：应用S1,S2流面理论对某大型液氢/液氧火箭发动机涡轮泵的两级轴流式涡轮内部跨声速流场进行计算和分析。流面的求解采用流线曲率法。将混合平面法的思想用于流线曲率法的求解过程中,对动、静叶排之间的相互干扰进行处理,将复杂的非定常问题简化为定常问题,从而简化计算。粘性的影响通过几种损失系数进行修正。计算结果较好地描述了涡轮内部的流动情况,为进一步完善涡轮设计、提高涡轮性能提供了理论依据。

摘要：对航天飞机主发动机(SSME)高压燃料涡轮泵(HPFTP)的故障模式作了归纳总结,深入分析了HPFTP关键部件故障的问题及其解决办法.研究表明:1SSME的HPFTP故障模式与一次性使用液体火箭发动机液氢涡轮泵、航空燃气涡轮的故障模式存在很大的差异;2影响HPFTP寿命的重要故障模式是涡轮叶片的断裂与热防护装置的热机械疲劳故障;涡轮叶片的断裂主要由高温蠕变效应与高速旋转离心力所引起.HPFTP启动、关机瞬态效应对涡轮叶片的影响也很严重,在涡轮叶片寿命预估时必须考虑这些因素;3HPFTP次同步振动问题是SSME HPFTP设计初期面临的一个重要故障模式,主要由轴承与泵级间密封引起的;4启动隔离密封这类HPFTP专有密封件的故障模式也是HPFTP故障模式的重要组成部分.

摘要：根据小型气氢气氧火箭发动机试验工况的要求设计完成1 000 N级的气氢气氧火箭发动机试验系统.介绍了供气系统的设计过程,详细讨论了气氢气氧流量与管径的选取过程,完成了比对式推力测量装置和计算机测量与控制系统的设计,并进行系统标定及冷流验证试验.该试验系统能在不同工况下开展小型火箭发动机冷热试验研究,同时实现远程计算机监控,具有较高精度.

摘要：爆震波点火器用于工程,其设计存在一个最佳结合点,使得在合适的管路中,爆震波传播速度、转捩距离、爆震波能量等能够符合点火器目标需求。为了研制适用于工程的爆震波点火器,在氢氧爆震波点火器基本特性试验的基础上,对初始混合气体的混合比等与爆震波特性的关系进行了研究。对实验结果进行分析认为,混合比对爆燃爆震转捩(DDT)距离影响较大,混合比大于3时,其转捩距离小于500mm。混合比增加时,爆震波传播速度会减小,但稳定的爆震波相对于波前混气的马赫数并不减小,维持在4.8左右。在初始混气压力不变情况下,质量流量可以提高爆震波能量,增强爆震波的点火能力。研究结论对爆震波点火器在工程中实际应用及以后的研究方向具有指导性作用。

摘要：微通道换热器由于换热系数高、质量小等优点,在微电子系统与航空航天等领域具有极大的应用价值,但截至目前人们对微通道内流体的流动与换热特性仍知之甚少。本文针对平行平板式微通道,在连续介质区、低马赫数以及粘性热可忽略的情形下,采用分离变量法导出并简化了均匀热流边界条件下变物性气体的二维层流流动与换热过程的控制方程,进而计算得到了气体速度、压力、温度在通道内的分布规律,上述计算结果与对原始控制方程进行高精度直接数值求解的结果之间具有较好的一致性。研究结果表明:当马赫数小于0.3时,微通道的尺寸效应使得任一横截面上变物性气体的流动和换热参数分布与常物性下的分布存在相似性,气体密度沿通道长度方向的变化不对摩擦系数和努塞尔数的沿程分布造成显著影响;在给定通道结构和进出口参数的情况下,通道内气体密度的减小和流速的增大不能提高对流换热系数,对流换热系数可通过经典理论予以计算;相比常规尺寸通道,微通道内气体的加速过程更加显著,粘性切应力对加速过程起主导作用,并随马赫数的增大而增大;摩擦损失是气体在微通道内损失的主要部分。相关工作可为微通道换热器设计与高马赫数下流动特征的研究提供参考。

摘要：为研究液体姿轨控发动机自动增压方法,在理论分析自动增压系统性能的基础上,搭建了以孔板为控制元件的自动增压实验系统,采用仿人智能控制策略,开展了基于冷流实验的自动增压性能实验,并通过发动机试验验证,实现了发动机贮箱良好的平稳性、快速性和准确性。研究表明,在增压系统结构和增压气体介质给定的情况下,孔板节流面积、孔板出入口压力比、贮箱初始气垫体积决定了自动增压系统性能;根据发动机试验的推进剂流量需求,分别按推进剂体积流量60%,30%,10%的比例选取3个不同节流面积的增压气体孔板组成并联进气孔板组,同时保证进气孔板组可提供的增压气体最大临界体积流量大于推进剂体积流量(推荐二者比值为1~2.5)、孔板出入口增压气体压力比近似等于临界压力比(对氮气约为0.50~0.60)、贮箱初始气垫体积大于贮箱总容积的1/4,并在贮箱上设置流量为增压气体最大临界体积流量105%的排气孔板,在发动机工作过程中按照仿人智能控制策略自动组配孔板,可有效地提高自动增压性能。

摘要：为了深入理解液体姿轨控发动机差动活塞式热气自增压系统的特点,依据增压系统平衡条件,采用集中参数法构建了系统的静态特性计算模型,研究了系统主要参数对系统状态和增压性能以及对系统自锁压力的影响规律。研究结果表明:系统增压气体流量朝着推进剂贮箱压力变化相反的方向而变化,起到调节和稳定推进剂贮箱压力的作用;燃气发生器毛细管参数的变化主要对系统增压流量造成影响,与长度相比,其内径变化对系统状态参数的影响作用更大;当压力放大比在设计值附近[-7.3%,+9.6%]变化时,系统稳态工作增压气体流量偏差保持在[-5%,0%]内;流量调节器结构参数的微小变动会引起增压气体流量的较大变化。