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航天发动机引压管路随机振动疲劳失效分析 被引量：1
1
作者 肖策 张晋岢 +2 位作者 韩奕晨 李哲 周建平 《火箭推进》 北大核心 2025年第2期104-114,共11页
航天发动机引压管结构在随机振动载荷下产生疲劳损伤累积,导致微管路结构疲劳失效,影响发动机安全服役。为此,开展预应力下航天发动机微管路疲劳失效机理分析及寿命评估方法研究。首先对管路随机振动试验结果进行分析,通过多尺度断口形... 航天发动机引压管结构在随机振动载荷下产生疲劳损伤累积,导致微管路结构疲劳失效,影响发动机安全服役。为此,开展预应力下航天发动机微管路疲劳失效机理分析及寿命评估方法研究。首先对管路随机振动试验结果进行分析,通过多尺度断口形貌分析,明确疲劳损伤演化机理;然后以试验中管路两端加速度采集数据为输入,基于Ansys有限元仿真软件建立多源激励及预应力下管路随机振动预示模型;随后提取动响应最大的危险点功率谱密度函数,在Matlab软件中对比了5种常用随机振动疲劳寿命频域评估模型,结果表明Tovo-Benasciutti模型的评估结果与试验误差最小;最后基于上述振动疲劳寿命方法,系统性地分析了管路内压、管路接头位移及管路绑定附加质量等真实服役工况对管路振动特性及疲劳寿命的影响。 展开更多
关键词 微管路结构 随机振动 疲劳寿命评估 预应力模态分析 应力幅值概率密度函数
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氧化亚氮自增压液体火箭动力系统设计与仿真
2
作者 冯杰 汪嘉睿 《火箭推进》 北大核心 2025年第2期10-20,共11页
为了确定氧化亚氮双组元自增压液体推进系统的理想构型,并且为随后的部件级细化设计与火箭总体设计快速地提供准确的关键参数,以REFPROP模型为基础,使用Modelica语言搭建了动力系统与外弹道耦合的氧化亚氮液体火箭发动机系统模型库。通... 为了确定氧化亚氮双组元自增压液体推进系统的理想构型,并且为随后的部件级细化设计与火箭总体设计快速地提供准确的关键参数,以REFPROP模型为基础,使用Modelica语言搭建了动力系统与外弹道耦合的氧化亚氮液体火箭发动机系统模型库。通过公开发表文献中的实验与仿真数据对系统库中的N_(2)O自增压贮箱模块进行验证,压力与质量结果的一致性良好。借助该系统模型库探究了两种典型的不同增压方式的N_(2)O双组元液体火箭发动机在运行过程中的不同表现,结果显示共用N_(2)O压力源的贮箱相比分开增压的贮箱,其压力和流量衰减更快,但是氧燃比变化更加稳定。针对一型用于飞行控制系统验证的小型液体探空火箭,计算了使用同一套供应系统时,不同燃烧室室压对火箭飞行情况的影响,结果表明在288 K的环境温度下,当室压提高至N_(2)O贮箱压力的约82%以上时,火箭的有动力段飞行时间能够达到8 s,同时最大飞行高度大于5.0 km。 展开更多
关键词 挤压式液体探空火箭 氧化亚氮 自增压 MODELICA 系统仿真
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流量调节器-管路系统频率特性及稳定性 被引量：12
3
作者 刘上 刘红军 +2 位作者 徐浩海 程亚威 陈宏玉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期631-638,共8页
针对某型流量调节器及管路系统,建立了描述其动态特性的频域分析模型,研究了系统在入口压力扰动下的频率响应特性以及系统的固有稳定性。结果表明系统响应的谐振频率反映了管路的声学特性,而调节器滑阀的作动,对谐振峰具有放大效果。通... 针对某型流量调节器及管路系统,建立了描述其动态特性的频域分析模型,研究了系统在入口压力扰动下的频率响应特性以及系统的固有稳定性。结果表明系统响应的谐振频率反映了管路的声学特性,而调节器滑阀的作动,对谐振峰具有放大效果。通过分析系统在不同参数下的固有复频率,获得了系统稳定性边界随入口阻力的变化规律。当入口阻力由0向匹配阻力递增时,系统不稳定的区间不断缩小。当入口阻力超过某一值后,系统的不稳定区间消失。系统产生不稳定的机理是,在一定的频率范围内,流量调节器表现出负阻力特性,且当负阻力效果超过入口阻力耗散时,所在的频率范围就是系统的不稳定频率区间。若管路长度决定的系统固有振荡频率落入不稳定的频率区间内,则系统在此固有频率下产生不稳定。 展开更多
关键词 流量调节器 管路 频率特性 稳定性
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两股互击式喷嘴雾化研究及应用 被引量：16
4
作者 张蒙正 傅永贵 +1 位作者 张泽平 李平 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期73-76,共4页
用激光全息及图像处理技术，研究两股互击式喷嘴的撞击状况及雾化性能，获得了喷嘴的雾化性能参数，在喷嘴的水试雾化性能、热试燃烧效率及比冲对比后，提出用水试雾化性能评估其热试效果，检验喷嘴的加工质量。此技术已用于小推力发动... 用激光全息及图像处理技术，研究两股互击式喷嘴的撞击状况及雾化性能，获得了喷嘴的雾化性能参数，在喷嘴的水试雾化性能、热试燃烧效率及比冲对比后，提出用水试雾化性能评估其热试效果，检验喷嘴的加工质量。此技术已用于小推力发动机喷嘴的筛选。 展开更多
关键词 撞击式喷嘴 推进剂 雾化 全息摄影 液体火箭
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两股互击式喷嘴雾化性能实验研究 被引量：21
5
作者 张蒙正 张泽平 +1 位作者 李鳌 王玫 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期57-59,共3页
用激光全息及图像处理技术,研究了双股互击式喷嘴的雾化性能。实验发现,喷嘴的撞击夹角增大、孔径比减小、两射流的动量比减小均会使喷雾的破碎长度和液滴直径减小。在初始雾化区域,液膜和液丝的速度与射流的速度基本相同,液滴的运动速... 用激光全息及图像处理技术,研究了双股互击式喷嘴的雾化性能。实验发现,喷嘴的撞击夹角增大、孔径比减小、两射流的动量比减小均会使喷雾的破碎长度和液滴直径减小。在初始雾化区域,液膜和液丝的速度与射流的速度基本相同,液滴的运动速度略小于射流速度。通过实验数据的分析整理,获得了喷雾的索特尔平均直径的经验公式。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 双股互击式喷嘴 雾化性
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N_2O单组元微推进系统贮箱自增压特性 被引量：9
6
作者 孙威 方杰 蔡国飙 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1290-1293,共4页
建立了氧化亚氮(N2O)贮箱自增压地面试验系统,针对亚牛级氧化亚氮单组元微推进系统的推进剂自增压供给过程开展了初步测试试验.基于三区域集总参数物理模型建立了氧化亚氮单组元微推进系统贮箱自增压数学模型,针对相同试验条件下的贮箱... 建立了氧化亚氮(N2O)贮箱自增压地面试验系统,针对亚牛级氧化亚氮单组元微推进系统的推进剂自增压供给过程开展了初步测试试验.基于三区域集总参数物理模型建立了氧化亚氮单组元微推进系统贮箱自增压数学模型,针对相同试验条件下的贮箱自增压过程开展了数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,验证了仿真模型的准确性.仿真及试验结果均表明,为了确保推力器工作全过程中推进剂供应稳定,在亚牛级氧化亚氮单组元微推进系统的自增压过程中需要对氧化亚氮贮箱进行热量补偿来保证贮箱压力的稳定性,而贮箱压力下降速度分别随着贮箱初始充填率的减少、贮箱容积的减小及氧化亚氮质量流率的增加而增大. 展开更多
关键词 微推进系统 氧化亚氮(N2O) 推进剂贮箱 自增压
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一种卫星推进系统复合材料氦气瓶设计及验证 被引量：15
7
作者 张天平 刘志栋 +1 位作者 杨福全 王小永 《上海航天》 北大核心 2006年第3期41-48,共8页
在忽略内衬的条件下,对一种卫星推进系统复合材料氦气瓶进行了初步设计,并在考虑内衬的情况下,对初步设计的结果进行了详细设计和改进,获得了气瓶的内衬厚度、螺旋纤维和环向纤维厚度及缠绕角等参数。用有限元法对所设计的氦气瓶进行静... 在忽略内衬的条件下,对一种卫星推进系统复合材料氦气瓶进行了初步设计,并在考虑内衬的情况下,对初步设计的结果进行了详细设计和改进,获得了气瓶的内衬厚度、螺旋纤维和环向纤维厚度及缠绕角等参数。用有限元法对所设计的氦气瓶进行静力学、稳定性和模态分析,并作了完整的鉴定试验。设计和验证结果表明,基于网格理论的复合材料容器设计法可用于空间高压气瓶的设计,用有限元法对气瓶的力学性能进行分析和验证。两者结合,可有效满足复合材料压力容器设计及其分析的工程需求。 展开更多
关键词 卫星 推进系统 氯气瓶 复合材料 网格理论 有限元分析 设计 验证
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低温推进剂单管输送系统的循环预冷实验研究 被引量：4
8
作者 张亮 林文胜 +1 位作者 鲁雪生 顾安忠 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期282-285,共4页
采用了外加循环支管方式抑制火箭发动机中低温推进剂输送管路中产生的间歇泉现象,对外加支管的低温推进剂单管输送循环预冷系统进行了数值模拟及实验研究。研究了在外加循环支管的管路结构下,增压对循环预冷过程的影响。实验结果表明:... 采用了外加循环支管方式抑制火箭发动机中低温推进剂输送管路中产生的间歇泉现象,对外加支管的低温推进剂单管输送循环预冷系统进行了数值模拟及实验研究。研究了在外加循环支管的管路结构下,增压对循环预冷过程的影响。实验结果表明:单管输送系统中采用外加循环支管的方式可以使整个管路形成循环,这种方法可以有效抑制低温推进剂输送管路中间歇泉现象的产生。 展开更多
关键词 低温推进剂 单管输送 自然循环 间歇泉 二相流
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电磁阀动态特性的流固耦合模拟研究 被引量：6
9
作者 刘君 徐春光 张帆 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期968-975,共8页
为了研究液体火箭发动机高压供气系统中电磁阀的动态特性,采用流固耦合方法对电磁阀进行数值模拟。结构采用单自由度质量弹簧阻尼动力学模型描述,纽马克算法(The Newmark Method)求解。流场控制方程为非定常Euler方程,采用弹簧近似动网... 为了研究液体火箭发动机高压供气系统中电磁阀的动态特性,采用流固耦合方法对电磁阀进行数值模拟。结构采用单自由度质量弹簧阻尼动力学模型描述,纽马克算法(The Newmark Method)求解。流场控制方程为非定常Euler方程,采用弹簧近似动网格的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)有限体积法求解。应用新型流固界面算法,采用"虚拟挡板通气"技术实现电磁阀开启/关闭引起的流场拓扑变化。数值模拟讨论了影响电磁阀动态特性的设计因素。模拟发现,存在19%能量损耗的主阀-气缸碰撞模型相对无损耗模型使阀门开度达到稳定状态的时间缩短一半,表明碰撞模型是电磁阀动态特性的重要影响因素。 展开更多
关键词 动态特性 流固耦合 界面算法 虚拟挡板 碰撞模型
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外激振动条件下气体减压器工作稳定性仿真研究 被引量：5
10
作者 王翀 梁国柱 +1 位作者 帅彤 周智勇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期233-238,共6页
为研究运载火箭增压系统中减压器在外激振动条件下的工作稳定性,在减压器模型中通过壳体位移坐标引入振动激励源,建立了可模拟减压器在外激振动条件下工作过程的计算模型,对外激随机振动条件下增压系统动态工作过程进行了仿真.针对仿真... 为研究运载火箭增压系统中减压器在外激振动条件下的工作稳定性,在减压器模型中通过壳体位移坐标引入振动激励源,建立了可模拟减压器在外激振动条件下工作过程的计算模型,对外激随机振动条件下增压系统动态工作过程进行了仿真.针对仿真发现的减压器下游压力振荡的不稳定现象,对减压器下游不同管路尺寸和减压器不同参数下的系统工作过程进行了对比计算.计算结果显示:增大减压器下游管路尺寸,减小减压器阀芯组件质量与减小阀芯组件与壳体间滑动摩擦力,都可以使压力振荡过程减弱,有利于改善减压器在外激振动过程下的工作稳定性.计算结果为减压器及增压系统的设计和优化提供了参考. 展开更多
关键词 运载火箭 减压器 外激振动 动态过程 稳定性
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推进剂供应管道的集中参数近似模型研究——模态近似模型 被引量：8
11
作者 刘昆 张育林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期41-45,共5页
提出了用模态近似法建立分布参数湍流管道的集中参数近似模型的新方法，发展了适用于水力和绝热气体湍流管道的两种模态近似模型：Ｉ－Ｒ－Ｃ模态和等效层流模型。模型中考虑了频率相关摩擦损失。利用单根管道阀门关断问题的仿真计算对... 提出了用模态近似法建立分布参数湍流管道的集中参数近似模型的新方法，发展了适用于水力和绝热气体湍流管道的两种模态近似模型：Ｉ－Ｒ－Ｃ模态和等效层流模型。模型中考虑了频率相关摩擦损失。利用单根管道阀门关断问题的仿真计算对本文的模型进行了验证，计算结果与考虑频率相关摩擦损失的特征线方法的计算结果十分吻合。 展开更多
关键词 推进剂输送 湍流 模态分析 近似模型 供应管道
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全流量补燃循环发动机系统参数模型与设计(Ⅱ)参数设计 被引量：2
12
作者 金平 李茂 +2 位作者 汪小卫 李家文 蔡国飙 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期435-441,共7页
在全流量补燃循环发动机系统动力平衡模型的基础上,研究了氢发汗冷却流量、燃烧室压力和燃烧室混合比对发动机系统参数的影响规律.研究结果表明:在发动机推力和喷管扩张比保持恒定时,①随着氢发汗冷却流量的增加,燃料泵扬程大幅度增大,... 在全流量补燃循环发动机系统动力平衡模型的基础上,研究了氢发汗冷却流量、燃烧室压力和燃烧室混合比对发动机系统参数的影响规律.研究结果表明:在发动机推力和喷管扩张比保持恒定时,①随着氢发汗冷却流量的增加,燃料泵扬程大幅度增大,氧化剂泵扬程小幅度减小;②当燃烧室压力在20MPa之前,泵的扬程增加与燃烧室压力的增加近似成线性;而在20MPa之后,燃烧室压力的增加很小,导致泵的扬程增加很大,燃烧室压力不宜超过20MPa;③随着燃烧室混合比的增加,燃料泵扬程呈线性增大,氧化剂泵扬程开始以较大幅度减小,之后以小幅度减小;因此燃烧室混合比不宜过小,取7左右较为合适.这些研究结果为全流量补燃循环发动机系统参数设计提供了合理的选择范围. 展开更多
关键词 全流量补燃循环发动机 系统参数设计 氢发汗冷却流量 燃烧室压力 燃烧室混合比
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全流量补燃循环发动机系统参数模型与设计(Ⅰ)动力平衡特性 被引量：2
13
作者 金平 李茂 +2 位作者 汪小卫 李家文 蔡国飙 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期428-434,共7页
为了深入理解全流量补燃循环发动机系统的特点,建立了全流量补燃循环发动机系统动力平衡模型,补充了压力平衡方程,研究了预燃室混合比对发动机系统参数的影响规律.研究结果表明:①富燃、富氧预燃室的混合比是相互匹配的,随着富燃预燃室... 为了深入理解全流量补燃循环发动机系统的特点,建立了全流量补燃循环发动机系统动力平衡模型,补充了压力平衡方程,研究了预燃室混合比对发动机系统参数的影响规律.研究结果表明:①富燃、富氧预燃室的混合比是相互匹配的,随着富燃预燃室混合比增大,富氧预燃室混合比减小,混合比组合的规律是保持富燃、富氧预燃室燃气做功能力的平衡;②随着富燃预燃室混合比增大,预燃室燃气温度升高,富燃预燃室燃气流量增大(富氧预燃室燃气流量减小),燃气做功能力增强,燃料泵(氧化剂泵)的扬程降低;③预燃室混合比直接决定了预燃室燃气温度,影响了预燃室燃气物性参数,参与了发动机系统的流量分配,控制了系统燃气做功能力,最终影响了泵的扬程. 展开更多
关键词 全流量补燃循环发动机 动力平衡 预燃室混合比 燃气做功 泵扬程
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火箭贮箱增压系统起动关闭过程压力冲击计算 被引量：4
14
作者 王翀 郭媛媛 梁国柱 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2834-2840,共7页
为研究火箭贮箱增压系统起动、关闭瞬变过程中压力冲击的产生过程和传播规律,采用可应用于多种气体计算的拉格朗日坐标下的一维非定常气体运动方程有限差分格式求解管路流动,管路元件由反映其动态过程的常微分方程数值求解,气体摩擦损... 为研究火箭贮箱增压系统起动、关闭瞬变过程中压力冲击的产生过程和传播规律,采用可应用于多种气体计算的拉格朗日坐标下的一维非定常气体运动方程有限差分格式求解管路流动,管路元件由反映其动态过程的常微分方程数值求解,气体摩擦损失使用准稳态公式计算.采用B-B(Beattie-Bridgeman)方程描述真实气体热力学关系.对某增压系统模型起动、关闭中包括压力冲击在内的动态过程进行了计算.计算表明:起动过程中,压力冲击变化大,压力振荡周期短、频率高、衰减迅速;关闭过程中,压力冲击变化小,压力振荡周期长、频率低、衰减缓慢.两种过程中都出现了高于气瓶增压压力的冲击压力峰值.数学模型和方法在火箭贮箱增压系统瞬变过程的计算中显示了较好的有效性. 展开更多
关键词 运载火箭 贮箱增压系统 压力冲击 数值模拟 真实气体
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某型航空发动机燃油流量调节器建模与故障仿真 被引量：11
15
作者 谢小平 张学军 +1 位作者 贺孝涛 于承军 《航空发动机》 2011年第4期15-19,共5页
以某型发动机燃油流量调节器为研究对象,根据其工作原理和物理结构建立了数学模型。利用小波对某状态下的试车数据进行滤波,然后进行仿真,从而验证了模型的正确性。分析了燃油流量调节器的典型故障,并仿真计算了燃油流量调节器在膜盒老... 以某型发动机燃油流量调节器为研究对象,根据其工作原理和物理结构建立了数学模型。利用小波对某状态下的试车数据进行滤波,然后进行仿真,从而验证了模型的正确性。分析了燃油流量调节器的典型故障,并仿真计算了燃油流量调节器在膜盒老化和变计量油孔磨损、堵塞的故障模式下的供油量。计算表明:对于燃油流量调节器的供油特性,膜盒老化的影响不大,而变计量油孔的磨损、堵塞的影响十分显著。 展开更多
关键词 燃油流量调节器 转速控制器 压差控制器 小波 供油特性 航空发动机
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气体减压阀的稳定性分析 被引量：14
16
作者 尤裕荣 曾维亮 《火箭推进》 CAS 2009年第5期34-38,55,共6页
针对逆向卸荷式气体减压阀,采用线性化分析方法,对其工作稳定性进行分析,得到了主要参数对减压阀稳定性的影响规律。研究结果表明阻尼和低压腔体积是影响减压阀稳定性的主要因素,并给出了提高减压阀稳定性设计的主要措施。
关键词 减压阀 稳定性 线性化
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分布参数液体管道的分段近似状态空间模型 被引量：6
17
作者 刘昆 张育林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期75-79,共5页
分别提出了分布参数层流和湍流液体管道的分段近似状态空间模型，模型考虑了稳态摩擦和频率相关摩擦损失两种情况，层流管道的分段近似状态空间模型是线性的，而湍流管道的是非线性的。包括频率相关摩擦损失的模型比只考虑稳态摩擦损失... 分别提出了分布参数层流和湍流液体管道的分段近似状态空间模型，模型考虑了稳态摩擦和频率相关摩擦损失两种情况，层流管道的分段近似状态空间模型是线性的，而湍流管道的是非线性的。包括频率相关摩擦损失的模型比只考虑稳态摩擦损失的模型更精确地描述流体管道的瞬变过程，但模型的阶次成倍地增加了。用单根管道阀门关断的水击问题仿真计算对模型进行了验证，采用２个分段的分段近似状态空间模型的计算结果已经与特征线方法的计算结果吻合较好。 展开更多
关键词 分布参数 推进剂输送 动力学仿真 模态分析
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金属膜片贮箱膜片变形的数值模拟与失效分析 被引量：26
18
作者 周仕明 袁杰红 《上海航天》 北大核心 2005年第6期13-16,54,共5页
根据弹塑性有限变形理论,用有限元法建立了卫星推进系统贮箱金属膜片变形的有限元分析模型。在一定条件下,模拟了贮箱金属膜片的变形翻转过程,分析其翻转的特点,以及变形过程中表面压力、顶点径向位移和卷边处应力的变化,并给出了膜片... 根据弹塑性有限变形理论,用有限元法建立了卫星推进系统贮箱金属膜片变形的有限元分析模型。在一定条件下,模拟了贮箱金属膜片的变形翻转过程,分析其翻转的特点,以及变形过程中表面压力、顶点径向位移和卷边处应力的变化,并给出了膜片失效原因。研究表明,数值模拟与试验结果较为吻合,所建分析模型合理。 展开更多
关键词 金属膜片贮箱 金属膜片 变形 失效 有限元
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差动活塞式燃气自增压系统参数设计方法 被引量：5
19
作者 方忠坚 刘洌 梁国柱 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期61-70,共10页
针对基于单组元肼类物质为工质的液体姿轨控发动机差动活塞式燃气自增压系统,分析了系统的工作原理,提出了系统的参数设计方法,建立了系统的参数设计流程,给出了系统的起动压力计算模型和自锁状态计算方法,并进行了实例研究。结果表明:... 针对基于单组元肼类物质为工质的液体姿轨控发动机差动活塞式燃气自增压系统,分析了系统的工作原理,提出了系统的参数设计方法,建立了系统的参数设计流程,给出了系统的起动压力计算模型和自锁状态计算方法,并进行了实例研究。结果表明:系统最低起动压力与压力放大贮箱气体腔初始体积、活塞摩擦力和推进剂贮箱初始气垫体积直接相关;系统自锁后,推进剂贮箱压力的设计状态受推进剂贮箱所允许的最大压力上偏差和流量调节器与推进剂贮箱间的压降所约束;推进剂贮箱的工作压力范围是可以根据需要通过燃气自增压系统的设计来保证的。 展开更多
关键词 差动活塞 燃气自增压系统 液体姿轨控发动机 单组元 参数设计
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发动机长悬臂管路动力学特性优化及试验验证 被引量：5
20
作者 李会娜 高庆 +1 位作者 江雅婷 韦冰峰 《航天器环境工程》 2015年第4期400-403,共4页
文章分析了管路系统由振动引起的故障/事故及振动产生的原因。针对某型发动机试车过程中长悬臂管路发生泄漏的情况,开展了管路系统试车状态下模态测试试验及其动特性分析,发现部分管路的固有频率位于泵的工作频率范围内,导致管路与泵发... 文章分析了管路系统由振动引起的故障/事故及振动产生的原因。针对某型发动机试车过程中长悬臂管路发生泄漏的情况,开展了管路系统试车状态下模态测试试验及其动特性分析,发现部分管路的固有频率位于泵的工作频率范围内,导致管路与泵发生共振;部分管路存在较低的低频频率。通过对管路的优化设计,显著地提高了管路的固有频率,避开了泵的工作频率;相同的激励下,管路的响应大大减小,有效改善了管路的动力学特性。 展开更多
关键词 发动机试车 管路 动力学特性 优化设计 试验验证
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