發(fā)布時(shí)間：2020-04-27 10:06

【摘要】：液氧液甲烷是未來(lái)空間推進(jìn)領(lǐng)域優(yōu)選的推進(jìn)劑組合。本文以液氧液甲烷姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)為研究對(duì)象,開(kāi)展了系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)工作,采用模塊化建模和仿真的思想,利用AMESim開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)部組件的仿真模塊,建立了全系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性開(kāi)展了仿真研究。本文還對(duì)低溫推進(jìn)劑在管路中流動(dòng)過(guò)程建立了動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)充填過(guò)程進(jìn)行了仿真和分析。本文還考慮了電磁閥后產(chǎn)生的氣液兩相流對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。首先,針對(duì)液氧液甲烷姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)方案開(kāi)展研究,簡(jiǎn)述了低溫推進(jìn)劑的管理方案,給出了系統(tǒng)的原理圖,為動(dòng)態(tài)特性的仿真提供了研究對(duì)象。其次,簡(jiǎn)述了低溫推進(jìn)劑流過(guò)常溫管路的分布特性,建立了低溫推進(jìn)劑在管路中流動(dòng)和傳熱的動(dòng)力學(xué)模型,采用集中參數(shù)的方法對(duì)液氧單管充填過(guò)程開(kāi)展仿真,并進(jìn)行了分析。再次,在AMESim上搭建了液氧液甲烷全姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)的通用仿真模型,對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程響應(yīng)特性和水擊現(xiàn)象進(jìn)行分析,得到了閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)序、噴注壓降和燃燒時(shí)滯對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響。對(duì)干擾作用下系統(tǒng)的響應(yīng)特性進(jìn)行了分析,評(píng)估了系統(tǒng)的抗干擾能力。最后,考慮了液氧液甲烷姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)電磁閥后結(jié)構(gòu)壁面的傳熱會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)氣液兩相流,通過(guò)對(duì)電磁閥后結(jié)構(gòu)做簡(jiǎn)單化處理,對(duì)系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)展了仿真研究。結(jié)果表明,產(chǎn)生的氣液兩相流阻礙了發(fā)動(dòng)機(jī)建壓過(guò)程,并提出削弱這種延遲效應(yīng)的一些方法。
【圖文】：

國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文第一章 緒論1.1 課題研究背景及意義著航天和國(guó)防需求的日益增長(zhǎng)，尤其是天地往返飛行器[1]、深空探測(cè)飛行務(wù)需求的提出，這對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間在軌和重復(fù)使用性能就提出了更高目前已廣泛使用的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑組合主要有四氧化二氮\肼類(lèi)、和液氫\液氧，圖 1.1 為不同類(lèi)別的飛行器采用動(dòng)力系統(tǒng)的循環(huán)方式、推。

國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文Aerojet 采用了其早期研制液氧/酒精 RCE 的技術(shù)方案，最初的試驗(yàn)是基于研制的 870lbf(3.87kN)液氧/酒精 RCE 進(jìn)行的，該發(fā)動(dòng)機(jī)針對(duì)液氧/液甲烷推進(jìn)點(diǎn)進(jìn)行了適應(yīng)性修改，并在 NASA 白沙試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了熱試車(chē)。Aerojet 利用試據(jù)發(fā)展了 100lbf 液氧/液甲烷 RCE，發(fā)動(dòng)機(jī)采用電點(diǎn)火系統(tǒng)，點(diǎn)火器與發(fā)動(dòng)機(jī)采用了一體化設(shè)計(jì)，，不需要單獨(dú)配置點(diǎn)火器供應(yīng)系統(tǒng)，推力室為鈮合金材料，面積比 80:1[25]。發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)進(jìn)行了 55000 次點(diǎn)火試驗(yàn)(圖 1. 2)，真空比沖達(dá) 317s，最小電脈沖寬度達(dá)到了 40ms，超過(guò)了合同規(guī)定的 80ms 要求[26]。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V511

【參考文獻(xiàn)】

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2 陳士強(qiáng);范瑞祥;管洪仁;黃兵;黃輝;;基于AMESim的液體運(yùn)載火箭低溫動(dòng)力系統(tǒng)自然循環(huán)預(yù)冷過(guò)程研究[J];導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù);2015年05期

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本文編號(hào)：2642149