火箭增压输送系统低温试验平台设计

来源 :第十届全国低温工程大会暨中国航天低温专业信息网2011年度学术交流会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linlinlin123456
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  在液体火箭系统中,增压输送系统是可靠性环节的关键点之一,工作过程复杂。为了研究增压输送系统管路、阀门等组件的匹配特性,增加系统的可靠性,设计并搭建增压输送系统低温试验平台。本文介绍了该试验平台的技术要求、设计思路及设计方案,并对该平台进行初步测试。测试结果表明,该平台设计合理,满足增压输送系统试验的要求。
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交变温度下产生的形变是导致法兰在低温下静密封性能不佳的原因,本文通过理论计算分析了交变温度下密封的机理。为低温系统可靠性设计、分析与操作提供了理论指导,同时对低温输送系统管道法兰冷冻紧固提出了建议。
为了减缓空间碎片,需要运载火箭完成任务后通过轨道调整进入大气层烧毁,轨道调整需要一定的动力。通过理论计算和地面试验,对C3A系列运载火箭用三子级发动机离轨动力技术方案进行研究,分别研究了氢贮箱剩余氢排放和推力室在箱压下点火两种方案,可以提供55.5 N~6.48 KN的推力。方案不消耗有效推进剂,对火箭运载能力没有影响。
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本文采用CFD数值模拟技术研究了缓冲器在电磁阀开启压力冲击下的缓冲特性。流体控制方程为三维以及轴对称Euler方程,采用非结构网格有限体积格式求解;采用零厚度虚拟挡板技术成功模拟了缓冲器后部减压器的动态特性,虚拟实现了缓冲器下游与减压器功能相同的动态边界条件。计算了不同外形、不同气源压力和温度、不同气体介质条件下缓冲器系统的性能。
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本文重点介绍了国内正在研制的大型低温火箭的POGO稳定性研究成果。其中,POGO频率特性分析有效揭示了POGO振动机理,为POGO抑制设计提供了方向性的指导。而POGO稳定性分析中,不仅针对氧泵间管两相流及发动机气路熵波特性等问题攻坚克难,而且还建立了一套图形化、模块化和通用化的POGO稳定性分析工具,可有效完成新型火箭的POGO抑制设计。
为满足发动机结构需要,液体运载火箭贮箱需要进行增压。不同的消能器结构形式导致增压气体在贮箱内的运动特性差异较大,也由此对增压能力和贮箱结构设计温度等都产生了明显影响。本文主要对消能器的形式对增压的影响进行研究。
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本文简要介绍了国内首个增压输送系统级低温地面试验系统的实现方法,基于AMESim系统动力学仿真平台,建立增压输送系统级低温地面试验系统的仿真模型,并对试验系统性能进行仿真分析,为后续系统性能改进、试验结果预示、试验故障分析提供依据。