液體火箭發動機自引射工作過程傳熱研究

張忠利，周立新，張蒙正

（西安航天動力研究所，陜西 西安710100）

0 引言

為了提高性能，高空發動機通常采用大面積比噴管，這給發動機地面試驗帶來了很大困難。高空發動機在地面整機熱試車過程中，由于外界環境壓力遠高于噴管出口壓力，會在噴管內產生激波，使總壓降低、傳熱惡化并伴隨振動、氣流分離或火焰偏擺等現象，對準確評定其在真空環境下的推力及比沖性能以及工作可靠性帶來嚴重影響。為此，高空發動機在地面試驗時需用引射裝置以達到噴管滿流的目的。高性能引射器設計成為高空發動機研制中的關鍵技術之一。

引射器正常工作時，經受著高溫燃氣與壁面的強迫對流換熱和輻射換熱，因此引射器的冷卻方案設計[1-3]也十分重要。引射器冷卻結構設計時通常考慮燃氣流量、燃燒室燃氣壓力、燃氣溫度及引射器的氣動結構等參數。本文介紹引射器冷卻結構設計時所進行的傳熱特性分析方法，同時以地面試驗用引射器為算例[4]對其進行傳熱分析，分析其地面試車時引射器不被燒蝕所需的冷卻水流量范圍。

1 傳熱分析模型

本文的研究對象是再生冷卻式引射器，冷卻通道數量依據流阻損失和能否可靠冷卻來確定，因為引射器為地面設備，為了節約試驗費通常情況下冷卻劑選取常溫自來水。對于均勻分布的冷卻通道，通常認為周向溫度基本一致，因此可以不考慮周向的傳熱。在傳熱分析時通常取一條通道作為研究對象，分析其溫度變化。……