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Index allocation for a reusable LOX/CH4 rocket engine

Chinese Journal of Aeronautics 2021年第2期34卷 432-440页

作者： Yi LI Jie FANG Bing SUN Kaiyang LI Guobiao CAI School of Astronautics Beihang UniversityBeijing 100083China Key Laboratory of Spacecraft Design Optimization and Dynamic Simulation Technologies(Beihang University) Ministry of EducationBeijing 100083China

Reusable rocket engines are the core components of reusable launch vehicles, and have thus become a major focus of aerospace engineering research in recent years. In practice, subsystem design is based on the overall index allocation of an engine;therefore, a multidisciplinary optimization approach is necessary. In this study, design of a reusable methane/liquid oxygen(LOX/CH4)rocket engine with a gas generator cycle was investigated using multidisciplinary optimization. Two parameters were chosen as design variables: pressure and fuel mix ratio of the main combustion chamber. Optimization objectives were specific impulse, structural mass, and life cycle cost of the reusable rocket engine, and constraints were assigned to each discipline according to rocket design requirements. Then, an optimization model was developed, and optimal design parameters were acquired for the LOX/CH4 rocket engine. The proposed method is effective for designing the index allocation of reusable rocket engines and takes into account the multidisciplinary nature of complex systems.

关键词： Index allocation Mass model Multidisciplinary optimization Reliability rocket engines

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