液氧∕甲烷燃气发生器试验研究

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1、第39卷第3期2013年6月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．39．No．3Jun．2013液氧／甲烷燃气发生器试验研究马冬英，卢钢，张小平，李春红(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：为了研究液氧，甲烷的点火和燃烧特性，进行了液氧，甲烷燃气发生器热试验研究。介绍了液氧／甲烷燃气发生器热试验的试验装置、试验方案和试验情况，分析了试验结果。试验结果表明燃气发生器设计方案和点火方案可行，点火品质较好，能够在较宽的工作条件下稳定工作，燃烧组织合理，燃烧品质良好，温度均匀性较好

2、，积碳轻微。关键词：液体火箭发动机；液氧／甲烷；燃气发生器；点火；燃烧；积碳中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2013)03—0021—06ResearchonhottestsofLOX／methanegasgeneratorMADong-ying，LUGang，ZHANGXiao—ping，LIChun-hong(Xi’allAerospacePropulsionInstitute，Xi’an710100，China)Abs由raot：HotfiringtestsofLOX／

3、methanegasgeneratorwereresearchedforthecharacteristicofignitionandcombustionofLOX／methane．Inthispaper，thetestingapparatus，schemeandsituationofLOX／methanegasgeneratorforhotfiringtestweredescribed，andthetestresultswereanalyzed．Thetestsresultsindicatethatthedesi

4、gnschemeandignitionprocedureofthegasgeneratorwerefeasible．Thegasgeneratorcallworkinawiderangeofpressureandmixtureratio，andhadrationalcombus—tion，goodtemperatureuniformityandalittlecoking．脚ords：liquidrocketengine；LOX／methane；gasgenerator；ignition；combustion；co

5、king0引言液氧／甲烷推进剂具有密度比冲高、冷却能力好、无毒环保、重复使用方便和使用成本低等优点，是可重复使用运载器较为理想的动力选择㈣。上世纪以来，俄罗斯、美国、欧洲、日本和韩国相继开展了液氧／甲烷发动机的研究工作，进行了传热、冷却、点火和燃烧等基础研究以及发动机整机研制。其中，点火技术及燃烧特性是研究的重点M1。据相关文献报道，液氧／甲烷在一定条件下，尤其在起动和关机的瞬间，燃烧时会产生少量积碳，需要重点研究。我国在上世纪80年代曾进行过液氧／甲烷燃收稿日期：2013一叭一13；修回日期：2013—02—1

6、7基金项目：国家863项目(2007AA705302)作者简介：马冬英(1981--)，女，工程师，硕士，研究领域为液体火箭发动机系统设计22火箭推进烧组件热试验，为了进一步深入研究液氧iT烷的点火和燃烧特性，进行了液氧iT烷燃气发生器热试验研究，日的是验证燃气发生器及其点火方案的可行性．获得液氧iT烷的点火和燃烧特性，为液氧／甲烷发动机的研制奠定技术基础：燃气发生器和试验装置1．1燃气发生器本文研究的液氧／甲烷燃气发生器为“液一液”燃烧的富燃燃气发牛器，采用火药点火，主要特性参数见表1：表1燃气发生器参数Tab

7、．IPal’an川P隅ofgasgeneratnl’参数数值燃气发，{i器压力／MPa燃7i发生器混合比氧flail流鼍／(kg≮‘)燃料流赶／(kg≮11燃气温度／K8．00．350．3771．0769621．2试验装置液氧／甲烷燃气发牛器试验装置系统图见图1，试验装置照片见图2—01、0H1燃气发牛器试验装置系统冈¨lg．1Sysleindiagramofgasgeneratortestingapparatus图2燃气发生器试验装置照片Fig．2Pictureofgasgeneratortestingappa

8、ratus燃气发生器试验系统包括推进剂供应系统、燃气系统、预冷排放系统、吹除系统、控制系统、点火系统以及电气与测量系统。推进剂供应系统分为氧化剂和燃料供应系统，设置高压液氧贮箱、高压甲烷贮箱、氧化剂阀、燃料阀、气蚀文氏管和涡轮流量计。液氧贮箱增压采用氮气，甲烷贮箱预增压采用氦气，试验过程增压采用氮气；气蚀文氏管用于控制推进剂流量，并防止点火时因背压低造成的流量超调和点火冲