低溫液體火箭發動機自然循環預冷研究

程向華，陳二鋒，厲彥忠

（1.西安航天動力試驗技術研究所，西安710100；2.北京宇航系統工程研究所，北京100076；3.西安交通大學能源與動力工程學院，西安710049）

0 引言

利用推進劑在兩垂直管路中的密度差所引起的自發性流動對火箭發動機及其增壓輸送系統進行預冷，具有節省推進劑消耗量、簡化火箭射前程序、增加預冷安全系數和實現延遲點火功能等特點，因此自然循環預冷是今后低溫液體火箭發動機預冷的發展趨勢。然而，自然循環預冷過程內在機理非常復雜并受諸多因素影響，低溫預冷管路中可能產生劇烈氣化,引起較大的壓力波動。同時，伴隨預冷過程的不斷進行，循環驅動力逐漸減弱，循環預冷流速減小，導致預冷效率降低。因此，研究低溫液體火箭發動機的預冷特性具有重要的現實意義。

文獻 [1-3]主要針對低溫管路內部傳熱機理及流型轉化進行了理論分析和數值研究，文獻[4-6]采用實驗方法研究了低溫管路預冷過程的流動特性，文獻 [7-9]分析了低溫流體預冷豎直管路的高速再淹沒傳熱特征，并且引入反環狀流和彌散流兩種流型描述膜態沸騰，構建較完善的低溫推進劑與管路間的傳熱模型，研究了液體火箭發動機自然循環預冷過程中溫降特性及其循環驅動力變化趨勢。綜觀國內外文獻，針對低溫液體發動機自然循環預冷特性影響因素分析的研究較少，特別是對于影響發動機預冷性能的因素分析的理論研究未見報道。……