简介:摘要:随着人类太空活动需求的日益扩张,太空活动的区域逐渐从近地空间向深空拓展。随着我国航天事业的发展,月球探测、火星探测、空间站建设以及载人航天任务等持续推进,迫切需要发展大型/重型运载火箭,而影响大型/重型运载火箭研制进度的主要原因是火箭发动机动力不足。固体火箭发动机推力大、推重比高、结构简单,在降低重力损失、提升质量比方面具有较大优势,已广泛应用于航天运载领域。目前超过服役期及报废固体火箭发动机的处理已经成为各国国防工业面临的艰巨任务。各国在开展针对这类老旧型号的固体火箭发动机退役处理的同时,也在积极探讨制定一套较为安全且实现军事经济效益最大化的处理技术。但是,基于固体火箭发动机退役处理工作关系到军事经济、国家安全、生态环保以及军品机密等多重因素且处理工作流程较为复杂的特点,所以针对固体火箭发动机的处理工作需要相关部门谨慎对待,积极探讨出相对优化的处理办法。
简介:针对液体火箭发动机承力机架,开展复合材料机架的初步设计及探索应用研究。通过对原金属机架结构设计特点分析,提出了一种碳纤维增强复合材料机架的设计方案,并对其进行了力学性能预测及设计参数影响分析等方面研究工作;最后,采用有限元软件AN-SYS的APDL语言开发了复合材料机架的计算程序,该程序基于损伤累积理论,包含结构应力分析、材料的失效判断及材料的性能退化3个主要循环过程,通过仿真手段模拟了在载荷增加过程中结构内部产生损伤,并逐渐累积直至破坏的整个过程。仿真分析结果表明:复合材料的应用可在满足原机架强度、刚度和稳定性等设计要求基础上,相对于原结构实现了50%的减重。
简介:受外廓尺寸限制的火箭发动机喷管设计以及能产生最大推力的喷管造型等问题,在过去的几十年里已引起了不少研究者的注意。最近发现,在喷管的出口流场的控制面上引入“不连续性”,可以减少喷管长度。本报告给出了喷管型面的计算和推力性能比较。这里提及的控制面包括两区域,内区包含超音速膨胀流,其速度和流动方向角是随半径增大而增大的。外区包含受喷管型面影响的流场,它呈现出随半径增大而流动方向角交小的特征。在内外区的接合处,引入流动方向上的不连续性和相应的速度等熵变化,通过等熵压缩波在此接合面处相交实现“跳跃”。在控制面的上游,流动保持等熵。在本报告中所示的计算方法表明,喷管长度的减少量,是与跳跃的大小和沿控制面的位置相关联的。可以想象,只需少量的推力性能损失就可实现喷管长度的大幅度减少。这种设计观点最有希望应用在空间发动机的设计中。
简介:为研究液氢/液氧发动机燃烧尾焰射流流动特点,采用耦合了Realizablek-ε湍流模型、液氢/液氧单步化学反应的N-S方程,化学反应速率采用湍流脉动机制和Arrhenius机制控制,运用PISO算法对液氢/液氧火箭发动机在地面发射阶段的燃烧尾焰射流流场进行了一体化仿真计算,得到了液氢/液氧发动机燃烧尾焰射流近场激波系结构,并与理论分析结果进行对比,证明了算法的有效性和正确性。分析了燃烧尾焰压力场的动态形成过程,捕捉到尾焰半球形冲击波的发展过程,并认为冲击波为正激波且进行匀速传播。获得了尾焰流场各项参数的分布情况,为开展燃烧尾焰射流的辐射计算提供数据基础。
简介:本文介绍了应用多块程序法进行液体火箭发动机推力室多相流流场计算的有效性,描述了多块程序的特点以及此法在两台不同推力室中的应用。这两台推力室分别为:采用液膜冷却的400NAstrium发动机推力室和推力较大的再生冷却AstriumAestus发动机推力室。在400N发动机中,研究了在近壁区域连续网格加密对计算结果的影响以及重要性,在正文中对该研究结果作了描述和讨论;随后在AstriumAestus发动机中也应用了此方法。如果在近壁区域不作局部网格加密,则此区域网格纵横比将高得离谱,而网格的纵横比过高会减缓计算的收敛过程、降低计算结果的可靠性。恰当地应用局部网格加密方法,可以获得几乎不依赖于网格的计算结果。