折角噴管肼分解發(fā)動(dòng)機(jī)性能研究.pdf

1、折角噴管肼分解發(fā)動(dòng)機(jī)在空間推進(jìn)系統(tǒng)正得到越來(lái)越多的應(yīng)用。折角噴管對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)比沖、側(cè)向推力等性能等的影響，一直是折角噴管發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用過(guò)程中受到關(guān)注的問(wèn)題之一。為此，本文對(duì)150N折角噴管肼分解發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行了研究，并完成了高空模擬熱試車(chē)和相應(yīng)的計(jì)算分析。 文中通過(guò)對(duì)肼分解發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程的分析，重點(diǎn)研究了室壓/氨解離度對(duì)分解室性能的影響及噴管中幾何效應(yīng)的影響。介紹了折角發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬熱試車(chē)的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法；對(duì)不同噴管折角角度發(fā)動(dòng)機(jī)性能

2、測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行了分析和比較；在試驗(yàn)研究的分解室壓強(qiáng)范圍內(nèi)，進(jìn)行了室壓/氨解離度對(duì)分解室性能的影響分析；采用CFD軟件FLUENT6.2進(jìn)行了噴管中的流動(dòng)計(jì)算，經(jīng)比較，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本相符。 對(duì)80°和20°兩種折角噴管的150N發(fā)動(dòng)機(jī)的高空模擬熱試車(chē)結(jié)果表明：在產(chǎn)生相同推力的條件下，80°折角噴管發(fā)動(dòng)機(jī)的室壓大于20°折角噴管發(fā)動(dòng)機(jī)，而流量和閥前壓力卻小于20°折角噴管發(fā)動(dòng)機(jī)，因而其特征速度、真空比沖性能也均高于20°折角

3、噴管發(fā)動(dòng)機(jī)。 室壓和氨解離度對(duì)分解室性能影響的計(jì)算結(jié)果表明，隨著分解室室壓的增加，氨解離度和比熱比呈下降趨勢(shì)，而氣體溫度、平均分子量、推力系數(shù)、特征速度、比沖均呈上升趨勢(shì)。根據(jù)對(duì)于本文所研究的150N折角噴管發(fā)動(dòng)機(jī)算例的計(jì)算，當(dāng)分解室室壓由80°折角噴管的0.72MPa增大至20°折角噴管的0.77MPa時(shí)，氨的解離度下降1.44％，特征速度增加約0.08％，比熱比減小0.13％，比沖和推力系數(shù)分別增大0.27％和0.36％。

4、 對(duì)20°和80°折角噴管的計(jì)算與分析結(jié)果表明：隨著噴管折角角度的增大，拉伐爾噴管的等效喉截面減小，噴管的有效面積擴(kuò)張比增大，當(dāng)流量保持不變的情況下，一方面，噴管中流阻就會(huì)增大，分解室室壓也被抬高，使得氨解離度降低，比沖也隨之有所增加；另一方面，噴管的等效膨脹比增大，氣流膨脹得更充分，噴管出口壓力更小，出口速度增加，推力增大，發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖也增大。此外，折角噴管會(huì)產(chǎn)生側(cè)向推力，折角角度越大，側(cè)向推力也大。 根據(jù)對(duì)于本文所研究

5、的折角噴管發(fā)動(dòng)機(jī)例的計(jì)算，隨著噴管折角角度由20°增加到80°，其比沖增加2.04％，產(chǎn)生同樣推力所需要的流量減小，發(fā)動(dòng)機(jī)總流阻也隨之減小，電磁閥入口壓強(qiáng)隨之降低4.39％。計(jì)算得到的20°和80°折角噴管側(cè)向推力分別為0.28％和0.55％。 本文關(guān)于折角噴管對(duì)單組元發(fā)動(dòng)機(jī)性能——推力、比沖、側(cè)向推力影響的研究結(jié)果，已應(yīng)用于相關(guān)工程型號(hào)中。 本文的研究方法可應(yīng)用于同類(lèi)折角噴管發(fā)動(dòng)機(jī)，以解決折角噴管單組元肼發(fā)動(dòng)機(jī)的性能評(píng)