星河动力"智神星"火箭主发动机燃气发生器热试车圆满成功

2019-07-09 来源:航天爱好者网 发布:高端装备产业研究中心

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  7月6日,星河动力公司“谷神星”固体火箭研制快速推进的同时,“智神星”重复使用中型液体运载火箭研制战线再传捷报!该型火箭的主动力——40吨级重复使用液氧/煤油发动机圆满完成了燃气发生器地面热试车,中国版“猎鹰9号”研制迈出了坚实一步。

 

  燃气发生器是重复使用液氧/煤油发动机的核心组件之一,将发动机4%左右推进剂以富燃状态组织燃烧,喷出高温、高压燃气(烟气),为发动机涡轮泵提供做功介质。

 

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SpaceX 梅林 (Merlin) 发动机试车图

 

  本次共开展7次点火试车,累计试车时间380s,单次最长工作时间100s,试验的推进剂流量范围3.2kg/s-7.8kg/s,混合比范围0.3-0.5,室压范围4MPa-8MPa,覆盖了发动机4:1深度变推的全部工况范围。试验数据初步分析表明:燃气发生器启动、关机正常,试验数据与预调值吻合,出口火焰稳定;试验最大特征速度效率接近100%,出口燃气温度均匀性≤±28℃,无启动温度峰,室压脉动≤±3%,轴向、径向和切向综合加速度≤30g,各项指标均达到国际先进水平。试验后产品完好,试验取得圆满成功!

 

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星河动力国内首创的多回流涡异形燃气发生器

 

  星河动力团队突破传统技术桎梏,设计了具有颠覆式创新的“多回流涡异形燃气发生器”,创新点如下:

 

  自主研发了传热、燃烧一体化计算仿真软件,优化了低温液氧和常温煤油撞击雾化参数,通过上百组互击式喷嘴和边区膜冷设计,形成高效的雾化混合效果;

 

  采用公司专利技术,设计了独特的扰流环,使发生器内部形成多个回流区,显著提升混合与燃烧效率;

 

  创新设计了球锥式异形身部结构,精确控制回流涡的生成与溃灭,增强出口燃气温度均匀性(≤±30℃);

 

  为了满足发动机变推力与50次重复使用,燃气发生器采用大范围多工况适应性设计,喷注面与身部的冷却采用了新颖的保护措施,延长了工作寿命,适合多次重复使用;

 

  不同于传统的点火器头部中心布局方式,公司采用了创新的径向布局设计,提高了点火可靠性,可将点火次数提高到5次以上。

 

  “智神星”火箭是星河动力自主研发的中国第一款、世界第二款可重复使用的液氧/煤油运载火箭,自2018年12月该款火箭主发动机研制启动以来,该型发动机已完成了燃气发生器、涡轮泵和推力室全部设计。通过本次燃气发生器地面热试车,验证了燃气发生器方案,确定了产品技术状态,参试产品将直接用于后续的燃气发生器和涡轮泵半系统联试以及发动机全系统试车,大大加速了液体火箭研制进程。