針對運載火箭膨脹循環(huán)及電機泵增壓發(fā)動機普遍室壓較低從而導致比沖性能低的問題,提出了一種將電機泵增壓和膨脹循環(huán)發(fā)動機并聯(lián)起來,電機和渦輪共軸驅(qū)動同一個泵,組成電熱協(xié)同變推力液體火箭發(fā)動機的新方案。對該發(fā)動機方案開展了參數(shù)研究,提出了臨界室壓的概念,得到了不同工況下發(fā)動機系統(tǒng)流量、壓力、溫度以及功率等狀態(tài)參數(shù)分布,并進行了分析。結(jié)果表明:在低于臨界室壓時,燃料渦輪流量占比近似線性變化,相對氧渦輪流量占比變化范圍較小,燃料渦輪和氧渦輪驅(qū)動工質(zhì)流量均呈現(xiàn)近似開口向上拋物線形式變化;在高于臨界室壓時,燃料渦輪和相對氧渦輪流量占比均保持不變,燃料渦輪和氧渦輪驅(qū)動工質(zhì)流量近似線性變化,且渦輪做功仍然是泵功率的主要來源。該方案能夠有效提高發(fā)動機室壓,進一步提高發(fā)動機比沖。 

【文章來源】：載人航天. 2020,26(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

并聯(lián)式電熱協(xié)同增壓變推力火箭發(fā)動機方案

圖2給出了噴管面積比與海平面比沖隨室壓變化曲線�？梢园l(fā)現(xiàn),在噴管出口壓力保持不變時,室壓增壓,比沖會有較大幅度增加,從5 MPa增加到10 MPa時,比沖增加了9%,而帶來的負面效果則是噴管面積比增大,噴管尺寸和質(zhì)量有可能增大。圖3給出了噴管面積比、喉部與出口直徑隨室壓變化曲線�？梢钥闯�,由于海平面比沖的提高,推進劑流量減小,而室壓增大,因此噴管喉部尺寸減小。室壓從5 MPa增加到10 MPa時,喉部半徑減小了33%。盡管噴管面積比增大,但是喉部尺寸減小程度更大,因此噴管出口尺寸反而減小。室壓從5 MPa增加到10 MPa時,噴管出口半徑減小了12%。

圖3給出了噴管面積比、喉部與出口直徑隨室壓變化曲線。可以看出,由于海平面比沖的提高,推進劑流量減小,而室壓增大,因此噴管喉部尺寸減小。室壓從5 MPa增加到10 MPa時,喉部半徑減小了33%。盡管噴管面積比增大,但是喉部尺寸減小程度更大,因此噴管出口尺寸反而減小。室壓從5 MPa增加到10 MPa時,噴管出口半徑減小了12%。綜上所述,考慮到增大室壓應(yīng)當兼顧比沖及質(zhì)量等性能指標,本文中最大室壓取8 MPa。此時,比沖增大6%,噴管面積比增大42%。已知參數(shù)如表1所示。

【參考文獻】：
期刊論文
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