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130吨级重复使用液氧煤油发动机维护维修技术分析

环球时报

作者：樊巍

据航天科技集团六院消息，2025年1月19日，该院165所抱龙峪试验区首次实现液氧煤油发动机工艺验收试车“一日三试”，这标志着我国新一代运载火箭主动力发动机适应批产交付的试验验证能力再获提升，将有力支撑更高频次的发射任务。据《... 详细信息

据航天科技集团六院消息，2025年1月19日，该院165所抱龙峪试验区首次实现液氧煤油发动机工艺验收试车“一日三试”，这标志着我国新一代运载火箭主动力发动机适应批产交付的试验验证能力再获提升，将有力支撑更高频次的发射任务。据《环球时报》记者了解，航天科技集团六院1......

关键词：液氧煤油发动机航天科技试验区运载火箭

来源： cnki报纸评论

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载人航天 2025年第1期31卷 104-110页

作者：杨永强何江吕发正张闯曹文西安航天动力研究所西安710100 西安航天发动机有限公司西安710100

针对液体火箭发动机重复使用需求,对130吨级液氧煤油发动机进行了技术提升,使其初步具备重复使用能力,并通过了多次地面重复试车考核。通过分析重复使用液氧煤油发动机的技术特点和使用要求,建立了重复使用液氧煤油发动机维护维修技术流... 详细信息

针对液体火箭发动机重复使用需求,对130吨级液氧煤油发动机进行了技术提升,使其初步具备重复使用能力,并通过了多次地面重复试车考核。通过分析重复使用液氧煤油发动机的技术特点和使用要求,建立了重复使用液氧煤油发动机维护维修技术流程,制定了重复使用发动机维护维修方案。通过对比发动机装箭状态和地面单机状态差异性,分析了重复使用液氧煤油发动机返回后处理与检查、维修可达性与经济性、状态检测与评估、寿命评估与延寿、维修技术研究和维护维修体系建设等关键技术研制现状,提出了进一步研究方向,可为重复使用液氧煤油发动机研制和维护维修技术验证提供技术支撑。

关键词：液氧煤油发动机重复使用维护维修技术分析

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液氧煤油发动机汽蚀故障主动控制策略仿真研究

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航空动力学报 2023年第6期38卷 1506-1515页

作者：陈一丹陈宏玉王升中国航天科技集团有限公司西安航天动力研究所西安710100

以氧化剂预压泵入口压力作为监测对象,在氧化剂主泵汽蚀故障时通过动作流量调节器减少进入预燃室的燃料流量,进而稳定混合比、抑制燃气温升,达到避免过高燃气温度造成灾难性后果的目的。设置燃料路流量调控为98.8%、97.2%、89.5%和74.5... 详细信息

以氧化剂预压泵入口压力作为监测对象,在氧化剂主泵汽蚀故障时通过动作流量调节器减少进入预燃室的燃料流量,进而稳定混合比、抑制燃气温升,达到避免过高燃气温度造成灾难性后果的目的。设置燃料路流量调控为98.8%、97.2%、89.5%和74.5%的额定流量和0、0.15、0.23 s和0.30 s四种调控延时的控制策略,通过仿真研究其有效性。结果表明:汽蚀故障下燃料最佳节流量是保持混合比为额定值的取值;最大允许时间延时随着汽蚀故障严重程度的增加而降低。当贮箱压力在0.10 s内降低至额定压力的53%、43%和33%时,最大允许动作延时分别为0.23、0.17 s和0.13 s;最佳控制时间延时参考值为0.09 s,增大延时导致部分组件参数出现超调,减小延时会存在发动机熄火的风险。

关键词：液氧煤油发动机预燃室汽蚀故障健康监控系统仿真

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液氧煤油发动机尾焰冲击导流槽三维数值模拟

工程热物理学报 2017年第10期38卷 2202-2207页

作者：蔡红华聂万胜苏凌宇侯志勇装备学院航天装备系北京101416

为了研究液氧煤油发动机尾焰冲击导流槽的流场规律,采用CFD软件计算了液氧煤油发动机尾焰对无导流装置、有锲形导流装置和有圆锥体导流装置三种不同导流槽的冲击流场进行了三维数值模拟,对比分析了冲击不同导流槽的尾焰燃气流动。结果表... 详细信息

为了研究液氧煤油发动机尾焰冲击导流槽的流场规律,采用CFD软件计算了液氧煤油发动机尾焰对无导流装置、有锲形导流装置和有圆锥体导流装置三种不同导流槽的冲击流场进行了三维数值模拟,对比分析了冲击不同导流槽的尾焰燃气流动。结果表明:液氧煤油发动机尾焰燃气垂直冲击无导流装置的导流槽,沿着导流槽侧面流动和向上反射的燃气会对导流槽底面正上方环境产生高温影响;锲形导流装置能够避免沿着导流槽侧面流动和向上反射的燃气对导流槽底面正上方环境的高温影响;圆锥体导流装置能够避免向上反射的燃气对导流槽底面正上方环境的高温影响,在避免燃气沿着导流槽侧面流动方面仍有改进余地;相对尾焰燃气冲击无导流装置的导流槽,锲形导流装置和圆锥体导流装置表面最大压力分别增大了10.31%和33.81%,锲形导流装置和圆锥体导流装置受尾焰燃气冲击的最高温度分别降低了4.04%和8.95%。

关键词：液氧煤油发动机尾焰冲击导流槽数值模拟

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液氧煤油发动机高压推力室冷却技术

宇航学报 2008年第1期29卷 242-245,259页

作者：陈建华张贵田夏开红吴海波西北工业大学航天学院西安710072 西安航天动力研究所西安710100

针对液氧煤油发动机高室压推力室冷却技术,讨论了多条内冷却环带、人为粗糙度、内壁铣槽结构和隔热镀层等主要技术措施。对带人为粗糙度的平直通道内流动进行了二维和三维时均流数值模拟,分析了人为粗糙度局部强化换热机理。对多条液气... 详细信息

针对液氧煤油发动机高室压推力室冷却技术,讨论了多条内冷却环带、人为粗糙度、内壁铣槽结构和隔热镀层等主要技术措施。对带人为粗糙度的平直通道内流动进行了二维和三维时均流数值模拟,分析了人为粗糙度局部强化换热机理。对多条液气膜冷却环带进行了数值模拟,分析了内冷却流量对冷却的影响。研究结果表明,合理设置人为粗糙度和采用冷却环带技术可有效降低推力室局部气壁温,以煤油为冷却剂的高压推力室冷却方案应以再生冷却结合多条液气膜冷却技术为主,综合采取人为粗糙度、高导热材料、隔热镀层等技术措施。

关键词：液氧煤油发动机推力室液膜冷却强化换热再生冷却人为粗糙度

化学反应机理对液氧煤油发动机尾焰红外特性影响研究

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光谱学与光谱分析 2019年第7期39卷 1999-2007页

作者：蔡红华聂万胜苏凌宇郭康康装备学院航天装备系

提出了一种液氧煤油发动机尾焰红外辐射特性计算方法,首先采用计算流体力学软件对液氧煤油发动机内流场进行计算,然后以获得喷管喉部截面参数作为入口边界条件计算发动机尾焰流场,最后以发动机尾焰流场参数分布为基础,采用有限体积法对... 详细信息

提出了一种液氧煤油发动机尾焰红外辐射特性计算方法,首先采用计算流体力学软件对液氧煤油发动机内流场进行计算,然后以获得喷管喉部截面参数作为入口边界条件计算发动机尾焰流场,最后以发动机尾焰流场参数分布为基础,采用有限体积法对发动机尾焰红外光谱辐射特性和成像特性进行计算,并对比验证了模型和方法的准确性。在此基础上,研究了化学反应机理和复燃反应过程对尾焰红外辐射特性影响。结果表明,采用多步化学反应能够准确模拟液氧煤油发动机内流场,温度相比热力学计算大3.34%,压力相比试车测量大2.89%;考虑复燃反应使尾焰红外辐射强度增强显著,在采用单步化学反应和多步化学反应两种工况下2~5波段红外辐射强度分别增大50%~100%和150%~170%,但不会影响尾焰红外光谱辐射特性和红外总辐射强度随探测角变化趋势;采用单步化学反应和多步化学反应都能够获得清晰结构的红外成像图像,但是前者2~5尾焰红外辐射强度要比后者增大90%~190%,且两种工况下发动机尾焰红外光谱辐射特性差别很大,尾焰红外总辐射强度随探测角变化趋势也不同。

关键词：液氧煤油发动机尾焰红外辐射化学反应机理有限体积法

大直径液氧煤油发动机燃烧室结构和隔板型式对声学特性的影响

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推进技术 2021年第7期42卷 1581-1592页

作者：曹晨谭永华陈建华李龙飞西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室陕西西安710100 航天推进技术研究院陕西西安710100

随着火箭发射任务轨道高度和载荷质量的提高,发动机推力和燃烧室直径增大,使燃烧室固有声学振型越发复杂。燃烧室收敛段、抗脉动隔板及其结构型式会显著影响燃烧室的声学特性,进而改变发动机的燃烧不稳定性裕度。为了研究燃烧室结构和... 详细信息

随着火箭发射任务轨道高度和载荷质量的提高,发动机推力和燃烧室直径增大,使燃烧室固有声学振型越发复杂。燃烧室收敛段、抗脉动隔板及其结构型式会显著影响燃烧室的声学特性,进而改变发动机的燃烧不稳定性裕度。为了研究燃烧室结构和隔板型式对声学特性的影响,建立了燃烧室声学有限元模型,并通过单喷嘴声学实验验证了仿真模型的准确性。研究了燃烧室收敛段和一周六径隔板对燃烧室声学特性的影响,重点分析了RD-170和F-1发动机不同隔板型式下燃烧室的声学特性,从声压分布的角度分析了其隔板设计的合理性。结果表明:添加收敛段后,燃烧室的1L和1T1L振型的频率分别提高了14%和17%。RD-170发动机的周向隔板位于2R振型速度波腹位置;F-1发动机所采用的两周八径13分区隔板不仅减小了2R振型速度波腹的半径,而且使切向振型的声压极值面积最小。双十字隔板使F-1发动机燃烧室中出现径向振型切向化的趋势。

关键词：大直径燃烧室液氧煤油发动机收敛段声学特性隔板型式

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大推力液氧煤油发动机推力深度调节仿真分析

推进技术 2023年第10期44卷 28-37页

作者：张睿文张晓光李斌西安航天动力研究所陕西西安710100 航天推进技术研究院陕西西安710100

针对大推力补燃循环液氧煤油发动机35%~100%推力深度调节的需求,建立了发动机系统仿真模型,开展了燃气发生器燃料路和氧化剂主路联合调节方案与调节特性研究。通过试车数据验证了模型的准确性;选择了三工位液氧主阀的节流工况和流阻参数... 详细信息

针对大推力补燃循环液氧煤油发动机35%~100%推力深度调节的需求,建立了发动机系统仿真模型,开展了燃气发生器燃料路和氧化剂主路联合调节方案与调节特性研究。通过试车数据验证了模型的准确性;选择了三工位液氧主阀的节流工况和流阻参数,根据各工况稳态参数拟合了调节函数,通过仿真分析了调节过程动态特性。研究结果表明:当燃气发生器温度低于额定值56%时,将液氧主阀流阻系数提高至额定值的15倍,可以保证调节过程中燃气发生器温度高于稳定燃烧下限温度;拟合的调节函数能够实现偏差不超过3%的推力调节与混合比保持;应尽量降低液氧主阀节流速率,并使其与推力调节速率匹配,以降低节流过程的冲击振荡。

关键词：液氧煤油发动机深度调节发动机系统仿真调节方案动态特性

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液氧煤油发动机低工况低频频率特性研究

导弹与航天运载技术（中英文） 2023年第6期 50-56页

作者：何闯徐浩海陈文西安航天动力研究所西安710100 航天推进技术研究院西安710100

针对试车中的发动机低工况低频振荡问题,建立了系统各组件的线性化小偏差频域模型,利用解复矩阵的状态空间法对发动机低工况低频频率特性进行了研究,并计算了燃气发生器燃烧时滞和喷注压降、流量调节器弹簧刚度对发动机频率特性的影响,... 详细信息

针对试车中的发动机低工况低频振荡问题,建立了系统各组件的线性化小偏差频域模型,利用解复矩阵的状态空间法对发动机低工况低频频率特性进行了研究,并计算了燃气发生器燃烧时滞和喷注压降、流量调节器弹簧刚度对发动机频率特性的影响,结果表明数学模型和计算方法具有一定的正确性。发动机低工况低频振荡源头为燃气发生器,向上游通过推进剂供应系统传播,并且通过涡轮泵转速传递导致整机参数均有所体现。燃气发生器燃烧时滞越大,频率越低,幅值越高。系统频率对燃气发生器煤油喷注压降更为敏感,燃气发生器喷注压降越大,系统频率基本不变,幅值越低。流量调节器弹簧刚度越大,系统频率基本不变,幅值越高。

关键词：液氧煤油发动机低工况低频幅频特性状态空间法