针栓式变推力火箭发动机技术现状与发展探索VIP免费

第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共6页针栓式变推力火箭发动机技术现状与发展探索岳春国李进贤冯喜平唐金兰（西北工业大学燃烧、流动和热结构国家级重点实验室，陕西西安710072）摘要：随着人类探索太空活动的逐年增加，发展变推力推进技术的重要性愈发明显。本文综述了针栓式变推力液体火箭发动机国内外的发展现状与趋势，分解了发展针栓式变推力液体火箭发动机的关键技术，最后提出适合我国国情的变推力液体火箭发动机技术的发展设想。关键词：变推力火箭发动机；针拴式喷注器；现状；建议TheResearchonTechnologyActualityandDevelopmentofPintleInjectorVariableThrustRocketEngineYueChun-guo，LiJin-xian，FengXi-ping，TangJin-lan(Nationallaboratoryofcombustion，flowandthermo-structure,NorthwesternPolytechnicalUniversity.,Xi.’an,710072China)Abstract:Thesignificanceofdevelopingvariablethrustpropulsivetechnologybecomesmoreandmoreobviouswiththeyearafteryearincreaseofexploringouterspaceactivity.Inthepaper,technologyactualityanddevelopmenttrendofpintleinjectorvariablethrustrocketengineathomeandoverseasaresummarized.Keytechnologiesofdevelopingvariablethrustrocketengineareanalyzed.Developmentadvicesofdevelopingvariablethrustrocketenginethatareadaptedtothesituationofourcountryarebroughtforward.KeyWords:Variablethrustrocketengine;Pintleinjector;Actuality;Advice1、前言液体火箭发动机是航天运输系统及空间飞行器推进与操纵控制的主要动力装置。随着人类认知领域的逐步拓展，探索太空的活动越来越多，对火箭发动机的要求也越来越高。研究现代火箭技术的先驱之一R.H.Goddard，早在20世纪初就提出了火箭发动机推力控制的必要性。具有推力控制能力的变推力液体火箭发动机在航天运输及空间机动飞行的许多情况下都具有技术上的优越性[1]。变推力液体火箭发动机技术是当今液体火箭推进技术的重要发展领域。航天运输系统的动力装置采用变推力发动机，可以实现最佳推力控制，从而使运载能力达到最大；载人航天的主动段飞行使用变推力发动机进行推进，可以严格控制宇航员的过载，确保宇航员的飞行安全；对于空间飞行器的交会对接与轨道机动，变推力发动机可以提高操纵控制的灵活性。如果导弹系统采用变推力发动机进行推进，则可以改善导弹飞行轨道的机动性，从而提高导弹武器的突防能力。在诸如月球等无大气天体表面的软着陆及机动飞行中，变推力发动机是目前唯一可用的动力装置。由于火箭发动机是高密度的能量释放器，对其推力进行设计和控制时需要解决诸多技术上的难题，因此变推力液体火箭发动机的研究与发展具有不同于普通常推力液体火箭发动机的独特的技术问题。变推力液体火箭发动机设计中，喷注器的设计尤为重要。针栓式喷注器与用在双组元液体火箭发动机上的典型的撞击式或同轴式喷嘴比较，具有独特的几何特性和喷注特性。针栓式喷注器能够产生很高的燃烧效率（96～99%），并具有如下工作特性：很强的调节能力、面关机特性、成本低、可靠性高以及操作安全等。因此，国内外关于变推力发动机研究主要集中于使用针栓式喷注器的变推力发动机。第2页共6页第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页2、国外发展历史、现状与趋势美国TRW公司在过去的40多年中，已研制出60多种不同的针栓式喷注器[2]。针栓式喷注器在火箭中的应用可追溯到1957年，美国加利福尼亚理工学院喷射推进实验室为了分析火箭推进剂的特性所做的试验，试验简单但设备一流。这项工作在ArtGrant的监督下由GerryElverum负责进行，后来的理论分析和工程技术问题由Dr.PeteStaudhammer和JackRupe完成。由于针栓式喷注器能够获得高性能，以及不同工况下固有的燃烧稳定性，很快便应用于变推力发动机。1961年12月，第一个针栓式喷注器用在MIRA500火箭发动机上，推力变化为111.2N～2224N。1962年5月再次被用于MIRA5000发动机，推力变化为1112N～22240N。1963年美国还研制了MIRA150...