液氧/甲烷燃氣發生器試驗研究

馬冬英，盧 鋼，張小平，李春紅

（西安航天動力研究所，陜西西安710100）

0 引言

液氧/甲烷推進劑具有密度比沖高、冷卻能力好、無毒環保、重復使用方便和使用成本低等優點，是可重復使用運載器較為理想的動力選擇[1～3]。

上世紀以來，俄羅斯、美國、歐洲、日本和韓國相繼開展了液氧/甲烷發動機的研究工作，進行了傳熱、冷卻、點火和燃燒等基礎研究以及發動機整機研制。其中，點火技術及燃燒特性是研究的重點[4～7]。據相關文獻報道，液氧/甲烷在一定條件下，尤其在起動和關機的瞬間，燃燒時會產生少量積碳，需要重點研究。

我國在上世紀80年代曾進行過液氧/甲烷燃燒組件熱試驗，為了進一步深入研究液氧/甲烷的點火和燃燒特性，進行了液氧/甲烷燃氣發生器熱試驗研究，目的是驗證燃氣發生器及其點火方案的可行性，獲得液氧/甲烷的點火和燃燒特性，為液氧/甲烷發動機的研制奠定技術基礎。

1 燃氣發生器和試驗裝置

1.1 燃氣發生器

本文研究的液氧/甲烷燃氣發生器為“液-液”燃燒的富燃燃氣發生器，采用火藥點火，主要特性參數見表1。

表1 燃氣發生器參數Tab.1 Parameters of gas generator

1.2 試驗裝置

液氧/甲烷燃氣發生器試驗裝置系統圖見圖1，試驗裝置照片見圖2。

燃氣發生器試驗系統包括推進劑供應系統、燃氣系統、預冷排放系統、吹除系統、控制系統、點火系統以及電氣與測量系統。

推進劑供應系統分為氧化劑和燃料供應系統，設置高壓液氧貯箱、高壓甲烷貯箱、氧化劑閥、燃料閥、氣蝕文氏管和渦輪流量計。……