基于可視化平臺的液氫/液氧火箭發動機核心部件質量計算

薛 薇，蔡震宇，曹紅娟，戈慶明

（北京航天動力研究所，北京100076）

0 引言

以往估算發動機質量的工作是非常粗糙的，通常是把各組件或子系統質量相加而確定，各組件要么稱重，要么通過計算容積和已知或假設的密度來計算，有時初步估算基于相似部件或組件的已知數據。本文根據已有的氫/氧發動機及組合件質量進行分析，找出其對應的關系，便于氫/氧發動機系統方案初步論證工作的開展。

任何液體火箭發動機都是由推力室、渦輪泵、燃氣發生器、各種活門自動器以及機架、導管、支撐件等部件組成。不論從發動機系統的角度，還是從各組合件的質量比較，推力室和渦輪泵都是發動機的核心部分。從質量上分析，這2個主要組合件約占發動機總質量的50%～60%。因此，如果能較準確估算這2個主要組合件的質量，則發動機的質量估算就不會出現大的偏差。

1 質量模型計算

1.1 推力室質量分析和估計

結合國內外在此方面的研究，本文綜合考慮性能參數以及工藝制造和材料性能等對發動機質量的影響，利用統計學和理論推導2種方法建立了發動機推力室的質量模型

1.1.1 方法一

推力室的質量一般與推力的大小及噴管面積比的大小成正比：推力越大，則推力室必然越重；噴管面積比越大，則質量也越大。推力室的尺寸隨著燃燒室內的壓力增高而縮小，因而推力室的質量又必然和它的燃燒室壓力成反比。結合這幾個參數，推力室的質量可以概括為以下的函數關系：