根據(jù)我國火星著陸巡視器工作過程,其著陸發(fā)動機需要在相對火星大氣高速迎風運動中可靠點火。由于巡視器著陸時發(fā)動機噴管出口氣流與火星稀薄氣流方向相反,目前無法通過理論計算準確獲得著陸過程的動態(tài)流場對發(fā)動機起動過程的影響量值。為驗證火星著陸環(huán)境下發(fā)動機點火的適應(yīng)性,需要建立發(fā)動機的火星大氣來流試驗環(huán)境模擬條件。為模擬發(fā)動機在火星大氣條件下的相對運動,在真空艙內(nèi)發(fā)動機保持固定,前端設(shè)置環(huán)形來流形成裝置,該裝置在發(fā)動機噴管周圍形成一定速度的逆向來流包絡(luò)。采用數(shù)值模擬技術(shù)結(jié)合試驗驗證方法,在火星著陸器巡視器主發(fā)動機性能考核試驗中,針對來流的形成裝置開展了設(shè)計研究工作。來流模擬試驗測試數(shù)據(jù)表明:在確保貯箱供應(yīng)壓力穩(wěn)定的條件下,來流模擬系統(tǒng)能夠形成100～200 m/s速度的穩(wěn)定來流,發(fā)動機在來流下能穩(wěn)定啟動工作,真空艙壓力滿足試驗要求。

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【部分圖文】：

圖1 來流形成原理圖

為模擬發(fā)動機在火星大氣條件下的相對運動,在真空艙內(nèi)發(fā)動機保持固定,前端設(shè)置環(huán)形噴氣裝置,該裝置帶夾角噴氣在發(fā)動機噴管周圍形成一定速度的逆向來流包絡(luò),模擬發(fā)動機的逆向來流環(huán)境,原理示意如圖1所示。2.2逆向來流模擬裝置設(shè)計

圖2 來流模擬裝置3D結(jié)構(gòu)原理

發(fā)動機在真空艙內(nèi)進行來流模擬試驗,逆向來流模擬裝置設(shè)計需考慮發(fā)動機在真空艙內(nèi)的安裝位置、燃氣正常導流引射、擴壓器結(jié)構(gòu)尺寸等問題。首先,噴氣裝置外徑尺寸設(shè)計應(yīng)小于擴壓器入口直徑,否則環(huán)狀噴氣裝置在擴壓器內(nèi)部無法安裝;其次,環(huán)形射流裝置與噴管出口的軸向距離以來流裝置噴氣產(chǎn)生逆向來流吹....

圖3 計算區(qū)域網(wǎng)格

真空艙、發(fā)動機噴管、來流模擬裝置均為圓形軸對稱,可采用二維軸對稱模型計算分析。在劃分網(wǎng)格時,考慮到發(fā)動機噴管外部流場流動變化的特點,外場區(qū)域網(wǎng)格總體上由密變疏,而對于發(fā)動機噴管內(nèi)部主流區(qū)、壁面附面層、發(fā)動機噴管出口以及可能出現(xiàn)激波或流動分離的區(qū)域都做了不同程度的局部網(wǎng)格加密(圖3....

圖4 無導流裝置時發(fā)動機工作真空艙參數(shù)云圖

從圖4計算結(jié)果分析,在無導流裝置時,來流模擬裝置可在發(fā)動機噴管前端形成有效的來流包絡(luò),但在發(fā)動機噴管與擴壓器出口引射系統(tǒng)的共同引射作用下,來流仍然能越過發(fā)動機噴管,進入真空艙內(nèi),導致真空艙以及發(fā)動機附近壓力約在8000Pa,不滿足發(fā)動機工作環(huán)境壓力1000Pa要求。因此必....

本文編號：4024701