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面向燃烧室主流区/边区反应的自燃推进剂简化反应机理研究
1
作者 余鹏 张禹 +5 位作者 赵婷 林庆国 许建国 关亮 吴凌峰 陈泓宇 《推进技术》 北大核心 2025年第12期108-118,共11页
为提高姿轨控发动机燃烧过程及推进性能数值预测精度,本文面向姿轨控发动机燃烧室主流区/边区反应过程进行甲基肼(CH_(3)NHNH_(2),MMH)-四氧化二氮(N_(2)O_(4),NTO)简化反应机理开发。针对已有骨干机理缺乏甲基肼分解反应路径的不足,本... 为提高姿轨控发动机燃烧过程及推进性能数值预测精度,本文面向姿轨控发动机燃烧室主流区/边区反应过程进行甲基肼(CH_(3)NHNH_(2),MMH)-四氧化二氮(N_(2)O_(4),NTO)简化反应机理开发。针对已有骨干机理缺乏甲基肼分解反应路径的不足,本文细化了MMH的分解反应路径,提出包含34组分及50步基元反应的SISP50机理。研究通过在宽工况范围内对已有简化反应机理和多步反应机理在点火延迟时间和平衡反应温度方面的对比,验证了SISP50机理的准确性。针对自燃推进剂姿轨控发动机的工作场景,研究基于SISP50机理对起动阶段主流区、稳定燃烧阶段主流区及边区的反应特征进行研究。研究发现,在发动机起动阶段主流区反应中,MMH反应以冷反应阶段的NO_(2)脱氢和点火反应阶段的OH脱氢反应为主,脱氢反应对热量积累的贡献最大。在稳定燃烧阶段主流区反应中,由于主流区的高温环境,MMH以直接分解路径为主,分解产生的小分子产物加速反应提早进入自由基反应阶段。主流区同时存在MMH的解离反应峰和氧化反应峰,氧化反应峰由小分子-自由基反应贡献。在稳定燃烧阶段边区反应中,既存在MMH的直接分解反应同时又存在MMH的脱氢反应,边区反应产物以还原性产物(H_(2),NH_(3),N_(2)及HCN)为主,符合姿轨控发动机边区工作特性。 展开更多
关键词 姿轨控发动机 自燃推进剂 甲基肼-四氧化二氮 反应机理 反应路径
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甲基肼/四氧化二氮发动机脉冲工况仿真与试验研究 被引量：6
2
作者 汪凤山 姚兆普 +5 位作者 刘阳 张榛 蔡坤 王平 毛晓芳 杨柳 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2021年第4期56-62,共7页
基于简化化学反应模型,对甲基肼/四氧化二氮发动机脉冲工况燃烧特性进行了仿真分析,并结合高模热试车对仿真结果进行了对比验证.结果表明:燃烧室压力在3.7 ms时基本达到稳定;而温度场在8 ms左右达到稳定,室压先于温度场达到稳定;燃烧室... 基于简化化学反应模型,对甲基肼/四氧化二氮发动机脉冲工况燃烧特性进行了仿真分析,并结合高模热试车对仿真结果进行了对比验证.结果表明:燃烧室压力在3.7 ms时基本达到稳定;而温度场在8 ms左右达到稳定,室压先于温度场达到稳定;燃烧室壁面液膜热流密度先增大后降低,脉冲工况下发动机推力室壁面液膜冷却效果受脉冲宽度影响较大;不同的脉冲宽度下,燃烧室内的压力上升过程相同,关机后的压力下降过程也基本相同,发动机在2.5~3 ms后能够输出较稳定的推力或冲量. 展开更多
关键词 甲基肼/四氧化二氮 液体火箭发动机 脉冲工况
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小冲量推力器深空探测工作性能地面模拟实验研究
3
作者 余鹏 邬二龙 +5 位作者 赵婷 陈泓宇 孙迎霞 徐辉 王东 刘锋 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期291-300,共10页
对应用于我国宇航领域深空天体探测重大工程的小冲量推力器进行高空模拟热试车研究,考察小冲量推力器稳态及脉冲工作性能和在轨局部高温环境对推力器脉冲性能的影响规律。结果表明,单氧燃互击对-氧燃同向旋流液膜冷却构型的小冲量推力... 对应用于我国宇航领域深空天体探测重大工程的小冲量推力器进行高空模拟热试车研究,考察小冲量推力器稳态及脉冲工作性能和在轨局部高温环境对推力器脉冲性能的影响规律。结果表明,单氧燃互击对-氧燃同向旋流液膜冷却构型的小冲量推力器稳态工作过程可分为四个阶段,旋流液膜行为对发动机推力性能影响较小,但对推力器温度分布有极其重要的影响。4 ms脉宽下推力器实测脉冲冲量为24.7 mN·s,这与国际上同量级先进推力器脉冲性能持平且脉冲重复性良好,1σ脉冲一致性为5%。地面模拟天体高温环境对小冲量推力器脉冲性能影响研究表明,推力器在轨工作脉宽(4 ms及8 ms)下,推进剂温度在25~85℃内变化时其对推力器脉冲冲量的影响极其有限,而当管路局部高温超过入口压力下氧化剂沸点时其脉冲冲量降至额定水平的1/3。推进剂供应温度对小冲量推力器脉冲冲量的影响机制与推力器电磁阀响应时间及温度对推进剂物性的影响规律密切相关。在短脉宽(4 ms及8 ms)下,推力器脉冲冲量受电磁阀响应时间及推进剂初始相态控制;从12 ms脉宽开始脉宽延长为“温度-推进剂物性-脉冲性能”作用链路提供可能。与25℃推进剂工况相比,60℃下脉冲性能小幅下降与推进剂密度下降有关,85℃下脉冲性能下降主要与氧化剂在喷注器内流动过程中发生气化行为有关,105℃下脉冲性能明显下降主要与氧化剂初始相态为气态有关。 展开更多
关键词 小冲量空间推力器 推进剂温度 脉冲特性 脉冲一致性 mmh-nto 高空模拟热试车
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甲基肼-四氧化二氮气相燃烧反应机理构建及反应特性研究 被引量：2
4
作者 余鹏 赵婷 +2 位作者 李剑锐 施伟 吴凌峰 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期302-310,共9页
基于层级结构思路构建了包含24组分和25步基元反应的自燃MMH-NTO简化燃烧反应机理Mech25.Mech25机理中MMH-NTO燃烧反应过程包括冷反应(积累热量和自由基)、着火反应(快速放热)、高温燃烧反应(反应平衡)3个阶段.反应机理包含了CH_(3)NHNH... 基于层级结构思路构建了包含24组分和25步基元反应的自燃MMH-NTO简化燃烧反应机理Mech25.Mech25机理中MMH-NTO燃烧反应过程包括冷反应(积累热量和自由基)、着火反应(快速放热)、高温燃烧反应(反应平衡)3个阶段.反应机理包含了CH_(3)NHNH_(2)逐步脱氢反应、HONO分解反应、小分子及自由基反应与高温分解反应等.温度敏感性分析表明燃烧温度对CH_(3)NHNH_(2)与CH_(3)NNH脱氢反应最为敏感;热释放速率分析表明CH_(3)NNH与HCO的氧化反应对热释放贡献最大,而HONO分解反应吸热效应最显著,H_(2)O分解反应促使反应由快速放热转为平衡反应;着火延迟敏感性分析表明其对R2反应最为敏感,反应(R2)活化能值对能否发生自着火至关重要;氧燃比影响分析表明,终产物H_(2)O与N_(2)非同步达峰在近当量燃烧区域产生了温度对氧燃比变化不敏感的平台区.与已有简化机理相比,Mech25机理对MMH-NTO反应终态温度预测最为准确,其值与详细机理偏差仅为0.2%. 展开更多
关键词 甲基肼-四氧化二氮 燃烧机理 敏感性分析 姿轨控发动机
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