气体发生器燃烧室压强影响因素分析

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1、第37卷第6期2016年12月航天返回与遥感SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING39气体发生器燃烧室压强影响因素分析张丽梅高致(北京空间机电研究所，北京100094)摘要文章以气体发生器装药燃烧模型和多孔介质理论为基础，针对两种不同燃烧性能的产气药进行仿真计算，分析降温剂孔隙率和排气孔大小对燃烧室压强的影响。结果表明排气孔直径对燃烧室压强具有临界值。当直径大于临界值时，燃烧室压强几乎不受排气孔直径影响，此时，降温剂孔隙率大小对燃烧室压强影响更大；当排气孔直径小于临界值时，燃烧室压

2、强受排气孔直径影响更大。文章研究的计算模型可推广至所有气体发生器的仿真计算，实现结构和降温剂的优化设计。关键词气体发生器多孔介质降温剂排气孔航天器着陆中图分类号：V435．14文献标志码：A文章编号：1009。8518(2016)06．0039．07DOI：10．3969／j．issn．1009．8518．2016．06．005AnalysisofEffectFactorsforPressureofCombustionChamberZHANGLimeiGAOZhi(BeOingInstituteofSpac

3、eMechanics&Electricity，Bering100094，China)AbstractAccordingtothepropellantcombustionmodelofthegasgeneratorandtheporousmediaflowtheory,thepaperanalysestheeffectsofcombustionchamberpressurebycoolingagentporosityandthesizeofthevent．Theresultshowsthatthediamet

4、eroftheventholehasacriticalvalueforthecombustionchamberpressure．Whenthediameterislargerthanthecriticalvalue，thecombustionchamberpressureisalmostnotaffectedbythesizeofthevent，andtheporosityofthecoolingagentmoreaffectsthecombustionchamberpressure．Whenthediam

5、eteroftheventislessthanthecriticalvalue，thepressureofthecombustionchamberismoreaffectedbythediameterofthevent．Thecalculationmodelproposedinthispapercanbeextendedtothesimulationcalculationofothergasgenerators，whichcanrealizetheoptimizationdesignofthestructu

6、reandcoolingagent．Keywordsgasgenerator；porousmedia；coolingagent；vent；spacecraftlanding0引言气体发生器充气技术开始于20世纪50年代，最早运用于海上救生筏、汽车安全气囊等民用产品。随着航天技术的发展，热气源充气技术开始应用于航天器回收、探测器着陆缓冲等很多方面。美国早在20世纪90年代就成功地将该技术应用于火星探测器着陆气囊的充气过程[1-5]。目前，我国陆续开展的深空探测计划的一些重大科技专项，如嫦娥工程、火星探测、载人

7、登月工程计划等任务，为回收与着陆技术的发展提供了新的机遇。无论是返回地球还是着陆于火星、月球或者其他星球，作为星球表面软着陆技术的支撑，热气源气囊充气技术都将在深空探测中得到广泛应用，因此，对热气源气囊充气技术开展详细、深入的研究显得非常迫切和必要。热气源气体发生器是利用火药燃烧产生大量的高温气体，经降收稿日期：2016．06．2840航天返回与遥感2016年第37卷温和过滤处理后，充人气囊使其达到额定压力的充气装置，通过气囊着陆时的缓冲功能，实现航天器的软着陆。为高温气体进行降温的颗粒状降温剂堆积可形成多

8、孔介质。关于多孔介质理论最早是从沙土内流体的渗流开始，多用于地下水的勘探和预测[6J。在20世纪30年代，由于石油开采业的迅速崛起，加速了多孔介质理论的全面发展。随后，许多学者对多孔物料的干燥原理进行了深入研究，使多孔介质理论在能源、化工、冶金和核工业等领域中大量应用，多孔介质理论因此得到更为细化和深入发展[7’9]。本文研究的气体发生器采用的颗粒状降温剂堆积形成的降温通道和多孔介质类似，因此，首次引入多孔介质理