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考虑尺寸效应的结构振动疲劳寿命评估方法

火箭推进 2024年第3期50卷 75-82页

作者：杨茂时寒阳王珺樊勋西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室陕西西安710100

为提高振动环境下液体火箭发动机关键结构振动寿命评估精度,通过裂纹萌生特征体积假设和危险区域体积细分串联模型,将尺寸效应引入振动疲劳寿命分析,提出了一种振动疲劳体积寿命模型,并建立了其数值模型。在关键结构模拟件振动试验数据... 详细信息

为提高振动环境下液体火箭发动机关键结构振动寿命评估精度,通过裂纹萌生特征体积假设和危险区域体积细分串联模型,将尺寸效应引入振动疲劳寿命分析,提出了一种振动疲劳体积寿命模型,并建立了其数值模型。在关键结构模拟件振动试验数据基础上,识别了典型材料小尺度振动疲劳特性参数,并利用仿真与试验寿命数据极大似然对裂纹萌生特征长度进行优化取值。利用关键结构模拟试验件振动疲劳试验对提出的模型进行验证,结果表明:对两种状态模拟件,模型预测各量级振动寿命分布均覆盖试验数据,且原状态平均寿命在试验1.5倍分散带内、改进状态在试验2倍分散带内,提出的方法具有准确性及适用性。

关键词：振动疲劳尺寸效应寿命极大似然裂纹萌生

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壁厚分布对金属隔膜翻转偏心行为的影响研究

载人航天 2024年第3期30卷 291-299页

作者：范凯施华赵和明上海空间推进研究所上海201112 上海空间发动机工程技术研究中心上海201112

为确保金属隔膜的有序翻转,实现贮箱质心规则变化和推进剂均衡排放,研究分析了壁厚分布对金属隔膜翻转偏心行为的影响。结果表明:对于等壁厚隔膜,锥壳和球冠具有一定的纠偏能力,过渡球壳不具有纠偏能力。采用过渡球壳均匀变壁厚方案,通... 详细信息

为确保金属隔膜的有序翻转,实现贮箱质心规则变化和推进剂均衡排放,研究分析了壁厚分布对金属隔膜翻转偏心行为的影响。结果表明:对于等壁厚隔膜,锥壳和球冠具有一定的纠偏能力,过渡球壳不具有纠偏能力。采用过渡球壳均匀变壁厚方案,通过增大偏向段和偏离段翻转启动压力差ΔP_(r),促使偏离段较小的轴向分力P_(y)优先达到翻转启动压力P_(r),进而提升过渡球壳纠偏能力,以更小的壁厚梯度和更低的重量代价实现隔膜翻转不偏心。

关键词：壁厚分布翻转偏心金属隔膜

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低温微肋管路快速预冷技术试验研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 1-7页

作者：王磊程诚李卓伦厉彦忠西安交通大学制冷与低温工程系陕西西安710049 上海空间推进研究所上海空间发动机工程技术研究中心上海201112

为了指导运载火箭低温推进剂快速加注技术研制,探析了管路预冷反环状流型稳定性对加速预冷进程的作用机制,搭建了液氮管路预冷测试平台,采用光管和微肋管开展了变工况试验研究.结果发现:当雷诺数Re=5000时,微肋管可节约预冷耗时达60%,... 详细信息

为了指导运载火箭低温推进剂快速加注技术研制,探析了管路预冷反环状流型稳定性对加速预冷进程的作用机制,搭建了液氮管路预冷测试平台,采用光管和微肋管开展了变工况试验研究.结果发现:当雷诺数Re=5000时,微肋管可节约预冷耗时达60%,光管预冷最大换热热流为22 kW/m^(2),微肋管预冷最大热流达45 kW/m^(2).此外,微肋管预冷过程中管壁近似线性降温,微肋不会显著增大流动阻力.微肋管强化预冷的机理在于微肋结构可在反环状流气膜层内诱发径向分速度,对气液界面产生冲击,促使气液界面波动或液体撕裂,进而导致液体与壁面更早发生接触换热.当入口流量较高时,推荐采用肋间距较大的微肋管,在确保加速预冷的同时减小流动阻力.

关键词：低温预冷反环状流快速加注沸腾换热微肋管

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重复使用运载火箭液体动力技术发展

火箭推进 2024年第1期50卷 1-11,I0002页

作者：李斌李程高玉闪张淼吕发正航天推进技术研究院陕西西安710100 西安航天动力研究所陕西西安710100

重复使用是未来运载火箭更新换代的技术发展趋势,是降低航天发射成本、实现规模化航天发射的有效途径。重点概述了国内外垂直起降重复使用运载火箭动力技术的发展现状,分析了垂直起降重复使用运载火箭发射和回收全任务剖面,总结了垂直... 详细信息

重复使用是未来运载火箭更新换代的技术发展趋势,是降低航天发射成本、实现规模化航天发射的有效途径。重点概述了国内外垂直起降重复使用运载火箭动力技术的发展现状,分析了垂直起降重复使用运载火箭发射和回收全任务剖面,总结了垂直起降重复使用运载火箭动力技术的特点,包括宽范围入口压力多次启动技术、大范围快速高精度推力调节技术、故障诊断及健康管理技术、状态检测与维修维护技术等。

关键词：垂直起降重复使用液体火箭发动机运载技术

裂纹位置对推进剂贮箱壳体失效评定曲线的影响研究

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载人航天 2024年第4期30卷 486-494页

作者：范凯韩冲上海空间推进研究所上海201112 上海空间发动机工程技术研究中心上海201112

为获取准确的临界裂纹尺寸2c_(c)以实现可重复使用推进剂贮箱LBB设计及评定,构建了2种裂纹类型5组典型裂纹位置的贮箱壳体失效评定曲线(FAC),并分析了裂纹位置对FAC的影响。结果表明:随着裂纹从圆柱段中心向封头移动(y的增加),2种裂纹... 详细信息

为获取准确的临界裂纹尺寸2c_(c)以实现可重复使用推进剂贮箱LBB设计及评定,构建了2种裂纹类型5组典型裂纹位置的贮箱壳体失效评定曲线(FAC),并分析了裂纹位置对FAC的影响。结果表明:随着裂纹从圆柱段中心向封头移动(y的增加),2种裂纹类型壳体极限载荷PL均先保持不变,再显著增加,最后小幅增加,FAC总体上逐渐升高,壳体的安全性增加。工程上采用选择1和选择2曲线确定的临界裂纹尺寸2c_(c)仅能对极少数的载荷工况下特定裂纹位置的贮箱壳体进行准确的LBB分析。建立裂纹位置相关的FAC,可以提高贮箱壳体的结构完整性。

关键词：失效评定曲线推进剂贮箱壳体裂纹 LBB分析结构完整性

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爆震发动机工程化发展研究综述

空天技术 2024年第3期2024卷 42-57+70页

作者：李蕴王惜伟程文旺田涛中国航空工业发展研究中心北京航天长征科技信息研究所

爆震发动机是采用爆震燃烧循环的新型推进系统，可大幅提升发动机热效率、简化结构并降低成本，是未来空天推进领域的重要发展方向之一。分别梳理了脉冲爆震发动机、旋转爆震发动机和斜爆震发动机的原理特点与关键技术，回顾了国内外发... 详细信息

爆震发动机是采用爆震燃烧循环的新型推进系统，可大幅提升发动机热效率、简化结构并降低成本，是未来空天推进领域的重要发展方向之一。分别梳理了脉冲爆震发动机、旋转爆震发动机和斜爆震发动机的原理特点与关键技术，回顾了国内外发展现状，提出了爆震发动机工程应用面临的核心难点。总结了国家主导的联合团队是美国爆震发动机研发的主要模式，论述了爆震发动机在装备保障、装备性能、装备平台等方面将为未来空中装备带来的颠覆性影响，指出了爆震发动机的不同应用场景。针对爆震发动机发展现状，提出了完善战略规划并加大投入、建立联合科研团队更合理高效统筹资源、尽快开展应用端（导弹、靶机等）演示验证、建设专有试验设施等未来展望与建议。

关键词：爆震发动机等容燃烧脉冲爆震旋转爆震斜爆震

液体火箭主发动机结构动力学关键问题研究综述

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推进技术 2024年第2期45卷 1-16页

作者：杜大华李斌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

液体火箭主发动机作为运载火箭的主动力,由于其结构的复杂性、服役环境的极端严苛性,导致发动机的结构动力学问题异常突出。动力学问题已成为发动机研制过程中的瓶颈技术之一,因此为改善运载火箭、发动机的振动力学环境,提高发动机的动... 详细信息

液体火箭主发动机作为运载火箭的主动力,由于其结构的复杂性、服役环境的极端严苛性,导致发动机的结构动力学问题异常突出。动力学问题已成为发动机研制过程中的瓶颈技术之一,因此为改善运载火箭、发动机的振动力学环境,提高发动机的动强度可靠性与工作安全性,需要对运载火箭“心脏”——发动机的结构动力学问题予以充分的重视。本文在详细介绍发动机结构特点、工作环境载荷特征及对结构故障统计的基础上,深入分析了涡轮泵系统、推力室、自动器、管路、发动机整机的主要故障模式,梳理出各部组件、整机结构的动力学关键问题,并指出后续研究的方向。

关键词：运载火箭液体火箭发动机动力学振动综述

负载碳酸钙的水包油包固乳液稳定性及相互作用研究

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食品与发酵工业 2024年第5期50卷 142-148页

作者：李功伟张杰郝佳赵伊聪许朵霞曹雁平北京工商大学食品与健康学院北京市食品添加剂工程技术研究中心北京100048

碳酸钙由于分散稳定性差,很难在食品基质中传递。水包油包固(solid-in-oil-in-water,S/O/W)三相载体乳液作为食品营养素的载体,具有制备成本低、工艺简单等优点。为提高碳酸钙在液态食品中的分散稳定性,实现较高品质利用,该文以黄原胶(x... 详细信息

碳酸钙由于分散稳定性差,很难在食品基质中传递。水包油包固(solid-in-oil-in-water,S/O/W)三相载体乳液作为食品营养素的载体,具有制备成本低、工艺简单等优点。为提高碳酸钙在液态食品中的分散稳定性,实现较高品质利用,该文以黄原胶(xanthan gum,XG)和海藻酸丙二醇酯(propylene glycol alginate,PGA)复凝聚为水相,精制猪油为油相,通过高速剪切分散构建负载碳酸钙的S/O/W钙-脂质乳液,考察PGA和XG复凝聚的界面活性和相互作用,研究不同配比PGA-XG复合物制备乳液的物理稳定性、Zeta电位、表观黏度、粒径分布及微观结构。结果表明,PGA与XG以氢键的方式产生相互作用,复凝聚后显著降低了XG在油水界面的表面张力;m(PGA)∶m(XG)=4∶6时,乳液Zeta电位为(-43.3±0.1)mV,平均粒径为(1.59±0.08)μm,有较好的物理稳定性和流变学特性,碳酸钙位于油相内部。该研究结果可丰富构建S/O/W传递系统理论,为开发新型营养素输送载体提供参考。

关键词：碳酸钙 S/O/W乳液物理稳定性黄原胶海藻酸丙二醇酯相互作用

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基于模型的推进系统故障识别及建模方法

系统工程与电子技术 2024年

作者：戚亚群金平彭祺擘张海联蔡国飙北京航空航天大学宇航学院中国载人航天工程办公室航天液体动力全国重点实验室中国航天员科研训练中心

为全面识别复杂系统故障模式，根据基于模型的系统工程（Model Based System Engineering，MBSE）的思想，提出了在复杂系统正向化设计与建模过程中，同步从功能、性能、结构三个维度识别潜在故障的方法；并依据SysML的扩展机制建立了... 详细信息

为全面识别复杂系统故障模式，根据基于模型的系统工程（Model Based System Engineering，MBSE）的思想，提出了在复杂系统正向化设计与建模过程中，同步从功能、性能、结构三个维度识别潜在故障的方法；并依据SysML的扩展机制建立了相对应的故障基础模型，用于对故障模式及相关要素建模。以新一代载人飞船推进系统为例，详述了故障识别与建模流程。该方法基于MBSE规范化、标准化、全维度的建模过程，实现了对复杂系统潜在故障的全面识别及建模，避免了以往依赖个人经验和能力难以全面识别故障的问题，为基于模型的复杂系统安全性可靠性分析提供基础。

关键词：基于模型的系统工程故障识别故障建模安全性可靠性分析推进系统