常溫推進劑發生器低壓點火動態特性分析

王 丹,劉臻麗,周 康,陳宏玉,劉占一,李舒欣

(西安航天動力研究所,陜西 西安 710100)

0 引言

燃氣發生器作為泵壓式液體火箭發動機的重要組件,用于產生燃氣驅動渦輪泵實現推進劑增壓供給,最終進入推力室產生推力[1]。推進劑在燃氣發生器內的流動燃燒過程是極為復雜的物理化學過程,對它的工作機理及其動態過程模擬方法的研究一直是液體火箭推進領域的重要研究課題之一。

目前,對燃氣發生器中的燃燒過程采用反映燃燒過程平均效應的時滯瞬時均勻混合模型,在建立動態數學模型時,做如下假設:①進入燃氣發生器中的液相推進劑在經過一個轉化時間τ后,瞬時變為氣相的燃燒產物;②燃燒過程是絕熱的,燃燒反應熱全部用于加熱生成燃氣;③燃燒瞬時完成,且燃燒產物均為理想氣體[2-3]。

推進劑由液相轉為氣相燃燒產物的轉化時間是一個重要參數,該時間是推進劑霧化、混合、蒸發、燃燒等過程的時間總和。對于非自燃推進劑,轉化時間是有關壓力的函數。然而,對于低壓供給的常溫推進劑,其轉化過程不僅與壓力有關,還與混合比、溫度等因素相關。本文通過理論分析,提出一種適用于常溫推進劑燃氣發生器低壓點火情況下的推進劑轉化過程修正方法,并開展試驗驗證,提升了燃氣發生器動態仿真模型的準確性。

1 燃氣發生器數學模型

1.1 燃氣發生器燃燒模型

由于燃燒過程的復雜,現在還沒有簡單可靠的數學模型來描述它,在目前的發動機系統瞬態特性分析中,大多采用反映燃燒過程平均效應的時滯瞬時均勻混合模型[2-7]。……