深度变推力液氧煤油发动机初步方案研究.pdf

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1、２０１６０３１６０００５０４徐浩海第２２卷第２期载人航天Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．２２０１６年４月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＡｐｒ．２０１６·推进技术专题·深度变推力液氧煤油发动机初步方案研究１２２３３徐浩海，李春红，陈建华，张淼，吕顺进（１．西北工业大学宇航学院，西安７１００００；２．液体火箭发动机技术国防科技重点实验室，西安７１０１００；３．西安航天动力研究所，西安７１０１００）摘要：针对载人登月着陆器对高性能深度变推力动力的需求，结合国内外探月及空间探索变推力发动机方案与最新进展，在我国补燃循环液氧煤油发动机高

2、性能和具有一定推力调节能力的基础上，基于发动机推力调节敏感度分析，提出推力敏感度强／调节方案简单的泵压式深度变推力液氧煤油发动机方案；同时针对液氧煤油发动机深度变推力调节特性，提出了大范围推力调节、大变比高性能喷注器、宽范围推力室可靠冷却及高性能、稳定性能涡轮泵等关键技术及其解决途径。关键词：深度变推力；液氧煤油；发动机中图分类号：Ｖ４３４文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１６）０２⁃０１５０⁃０６ＳｔｕｄｙｏｎＳｃｈｅｍｅｏｆＤｅｅｐＴｈｒｏｔｔｌｉｎｇＬｉｑｕｉｄＯｘｙｇｅｎａｎｄＫｅｒｏｓｅｎｅＥ

3、ｎｇｉｎｅ１２２３３ＸＵＨａｏｈａｉ，ＬＩＣｈｕｎｈｏｎｇ，ＣＨＥＮＪｉａｎｈｕａ，ＺＨＡＮＧＭｉａｏ，ＬＹＵＳｈｕｎｊｉｎ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００００，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＬｉｑｕｉｄＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＲｏｃｋｅｔＥｎｇｉｎｅ，Ｘｉ’ａｎ７１０１００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｘｉ’ａｎＡｅｒｏｓｐａｃｅＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎ

4、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ７１０１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｃｈｅｍｅｏｆｌｉｑｕｉｄｏｘｙｇｅｎａｎｄｋｅｒｏｓｅｎｅｄｅｅｐｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｅｎｇｉｎｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｃｔｏｒｓｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｏｔｈｒｕｓｔａｎｄｄｅｅｐｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｔｏｐｏｗｅｒｔｈｅｍａｎｎｅｄｌｕｎａｒｌａｎｄｅｒ．Ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｒｅｓｏｌｖｉｎ

5、ｇａｐｐｒｏａｃｈｗｅｒｅｐｒｏ⁃ｐｏｕｎｄｅｄｓｕｃｈａｓｄｅｅｐｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｔｈｒｕｓｔｔｅｃｈｎｉｃｏｆｐｕｍｐ⁃ｆｅｅｄｉｎｇｅｎｇｉｎｅ，ｄｅｅｐｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｉｎｊｅｃｔｏｒ，ａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｏｆｔｈｅｃｈａｍｂｅｒｅｔｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｅｐｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇ；ｌｉｑｕｉｄｏｘｙｇｅｎａｎｄｋｅｒｏｓｅｎｅ；ｅｎｇｉｎｅ仅可以为载人登月工程提供先期技术贮备，还可１引言为重复使用动力、通用上面级动力以及深空探测我国的月球探测经过“绕、落、回”三个发展动力关键技术的突破奠定基础，其

6、涉及的深度变阶段，已掌握绕月探测、探月测控、轨道控制、飞行推力等关键技术同时也代表着未来先进液体火箭制导、月球软着陆和月面发射返回等技术，为载人发动机的发展方向。登月奠定了一定的技术基础。在未来的载人登月美国、俄罗斯等国家在这些方面已经开展了项目中，载人月面着陆和起飞阶段，将是整个飞行大量的探索研究和工程实践，正着手研制更加先［３］过程中的关键，也是技术难度最大的一环。１０∶１进的变推力发动机。我国迫切需要在变推力深度变推力发动机则是月面软着陆的核心关键技发动机上获得开创性的发展，使用无毒推进剂、提［１⁃２］术之一。

7、开展深度变推力发动机技术研究，不高发动机性能、深化推力调节能力、简化推力调节收稿日期：２０１５⁃０８⁃０６；修回日期：２０１６⁃０３⁃１５基金项目：载人航天预先研究项目（０６０３０２）作者简介：徐浩海（１９７２－），男，博士研究生，研究员，研究方向为低温推进剂发动机总体设计。Ｅ⁃ｍａｉｌ：１４９５６１５８８＠ｑｑ．ｃｏｍ２０１６０３１６０００５０４徐浩海第２期徐浩海，等．深度变推力液氧煤油发动机初步方案研究１５１技术，增强发动机任务扩展能力。史上调节范围最大的发动机。在伺服控制阀和燃料压力的驱动下，可移动针栓能够在１

8、９?６～２国内外变推力发动机简述［５］０?０６２ｋＮ范围内调节芯级推力室推力。前苏２?１国外变推力发动机简述联化学自动化设计局（ＫＢＫｈｉｍＡｕｔｏｍａｔｉｋｉ或第一代变推力发动机主要研制于２０世纪４０ＣＡＤＢ）设计了ＲＤ⁃０２００发动机（如图１．ｃ），用年代前后。二次世界大战前，德国在有人驾驶的于ＬａｖｏｃｈｋｉｎＳＡＭ５Ｂ１１地空导弹二级。