针对某飞行器降温系统对进气阀口的高性能需求,开展了亚声速S形渐变流道的阀口设计,通过数值仿真和试验研究了S形阀口气动性能和耦合强度。采用压力远场边界、全场初始化的亚声速可压缩流场和背压法模拟流量的数值模拟方法,获得了不同流量工况和攻角状态下的气动性能,并通过风洞试验研究了进气阀口的实际气动性能,在来流0.7 Ma、流量160 kg/h下的总压恢复系数为0.978~0.999,结果表明数值仿真和试验结果一致,可以应用于类似进气道的气动性能分析和优化设计。采用流固界面压力插值映射单向流固耦合方法对进气阀口强度分析表明,强度安全裕度满足要求,经风洞试验的进气阀口结构完好无损。

在某型液体火箭发动机研制中,为了使氧预压涡轮泵中驱动涡轮的燃气与主路中的液氧完全掺混、冷凝,需要尽可能地提高涡轮效率。采用并行多目标气动优化设计软件,以自适应多目标差分进化算法为优化工具对氧预压涡轮泵叶栅进行优化设计。计算结果表明:涡轮各级优化设计后,内部流动损失减小,整机效率提高了3.739%;涡轮转子两列动叶的最大应力均小于材料的屈服强度,满足强度要求;涡轮叶栅采用并行多目标气动优化方法进行优化,降低了燃气比例,有利于火箭发动机氧预压涡轮泵中燃气的更好溶解。

通过理论分析和试验研究，进行了某型凝胶模拟液在直圆管内的流变和流动特性研究。研究结果表明：该凝胶模拟液具有明显的屈服应力；由于屈服应力的作用，直圆管中心明显地分为剪切流动区和柱塞流动区，柱塞流动区半径与屈服应力成正比，与压力梯度成反比；当流量恒定时，沿程压降随屈服应力的增大而增大；当压力梯度保持不变时，流量随屈服应力的增大而减小。

为了创新液体火箭发动机研制模式，提高数字化设计与制造水平，某液体火箭发动机研制采用了三维数字化协同设计模式。采用自顶向下设计模式和多层骨架方案，建立了发动机骨架模型，实现了无纸化接口协调；基于模型定义技术，将设计、工艺、材料和制造等相关信息全部包含在三维模型中，用三维模型完全取代了传统设计模式中的二维图纸；通过建立IPT开展协同设计，工艺人员并行介入产品设计流程，提前了解产品结构、开展工装设计和工艺模型设计。研究结果表明三维数字化协同设计可显著提高发动机研制效率，缩短研制周期，并为三维数字化制造奠定了坚实基础。

高性能、轻质量、小尺寸的上面级动力系统可以为整个任务节省更多的质量和空间,从而增加有效载荷的质量。提出了一种基于差动气动增压装置的多次启动姿轨控一体化动力系统,动力系统由主发动机系统、姿控发动机系统、一体化供应系统等组成。该动力系统的系统级试验验证结果表明姿控发动机与主发动机可通过共用贮箱实现推进剂的一体化供应;主发动机采用差动气动增压装置的多次启动方式,多次启动能力提高到20次以上,多次启动加速性(T90)缩短到3 s以下。该系统技术可实现上面级动力系统的高度集成化,提高整体性能。

高压气动电磁阀是地面供气系统使用的关键元件,其可靠性直接关系到运载火箭能否正常完成发射流程。本文对高压气动电磁阀的故障模式进行分析,并对其可靠性改进设计、可靠性试验以及可靠性评估等技术进行了介绍,通过一系列可靠性改进设计及验证试验工作,使高压气动电磁阀可靠性有所增长,并在大型飞行试验中得到验证。

针对某型火箭发动机高压液氧涡轮泵离心轮的前、后凸肩动密封,采用孔型/蜂窝阻尼密封代替原始迷宫密封方案,并对密封结构参数进行优化设计,旨在减小泵内动静间隙泄漏,提高泵容积效率。采用经水工质孔型密封泄漏量实验数据验证的,基于k-ε湍流模型和三维定常Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的液体孔型密封泄漏量数值计算方法,研究了孔深、孔径对液氧孔型阻尼密封、蜂窝阻尼密封泄漏特性的影响规律,并与迷宫密封的封严性能进行了比较。计算分析了孔径在0.3~2.0 mm范围内、孔深在0.1~2.0 mm范围内连续变化时孔型阻尼密封的泄漏量。结果表明:相同孔径和孔深下,孔型阻尼密封和蜂窝阻尼密封具有相近的封严性能,均优于迷宫密封;有限的密封轴向长度下,液氧孔型/蜂窝阻尼密封泄漏量随孔径的增大(轴向孔数目减小)先减小后增大,孔型/蜂窝阻尼密封最...

为了研究工作压力下典型法兰结构螺栓力和密封件接触力的变化关系,首先对密封件、法兰及连接螺栓进行预紧状态及工作状态的受力分析,并在轴向及转动方向对法兰建立力与力矩的平衡方程,通过对平衡方程组的理论推导得到螺栓力增量随工作压力增量的变化关系。其次,建立法兰密封有限元模型,并进行工作压力作用下的仿真计算,结果表示法兰的力学分析准确合理,有效验证了理论公式的推导及其正确性。最后,在推导出的理论公式基础上,准确获得了工作过程中螺栓力、密封件接触力与密封件内半径R、螺栓与密封件距离L、密封件压缩/拉伸刚度K之间的关系,为法兰密封的设计及结构优化提供参考。