一种固液火箭发动机的瞬态燃速重构方法技术

本申请提供了一种固液火箭发动机的瞬态燃速重构方法，涉及航天技术领域，具体为：通过外循环和内循环，迭代得到发动机点火热试验的最佳比冲效率和最佳比冲效率下计算出的每个采样时刻的最佳氧燃比；根据最佳比冲效率下计算出的每个采样时刻的最佳氧燃比，计算得到每个采样时刻的燃速和氧化剂流率；采用最小二乘法，对所有采样时刻的燃速和氧化剂流率进行拟合，得到燃速和氧化剂流率的对应关系。本申请提高了发动机点火热试验的实时瞬态燃速表征精度，降低了试验成本。降低了试验成本。降低了试验成本。

【技术实现步骤摘要】
一种固液火箭发动机的瞬态燃速重构方法


[0001]本申请涉及航天
，尤其是涉及一种固液火箭发动机的瞬态燃速重构方法。

技术介绍

[0002]相比于传统的固体和液体火箭发动机，固液火箭发动机具有推力可调节、多次启停、安全可靠、环保、药柱稳定性高等优点，具有较好的经济性，在小型运载火箭、探空火箭、亚轨道飞行器、载人飞船等领域有广阔的应用前景。固液火箭发动机是一般采用液体氧化剂和固体燃料的化学火箭发动机，其通过液体氧化剂喷入燃烧室与固体燃料进行掺混燃烧，药柱受热分解与氧化剂进一步燃烧放热，高温燃烧产物经拉瓦尔喷管加速喷出进而产生推力。由于热试车过程中固液火箭发动机固体燃料的实时燃速目前难以测量，因此能够实现瞬态燃速重构是发动机内弹道研究的关键。
[0003]固液火箭发动机的固体燃料燃速是表征发动机工作性能的重要指标，其与推进剂配方、氧化剂流率等密切相关，因此有效准确的表征出固体燃料的燃速是试验测量中必要的一步。现有的测量技术有靶线法、声发射法、超声波动态燃速法及起止点平均法，常用的试验燃速测量方法是通过短时间热试车，称量热试车前后药柱质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固液火箭发动机的瞬态燃速重构方法，其特征在于，包括：进入外循环步骤，迭代计算比冲效率，其中，第一次迭代的比冲效率为预设的比冲效率；针对发动机点火热试验的每个采样时刻，进入内循环步骤：根据上一次迭代的氧燃比、实际燃烧室压力和所述比冲效率，基于预先建立的三维插值表计算比冲；根据上一次迭代的氧燃比以及实际氧化剂质量流量计算总质量流量；将比冲和总质量流量相乘得到计算推力，当计算推力和实际推力的差的绝对值小于第一阈值，则内循环步骤结束，该次迭代的氧燃比为所述采样时刻的最佳氧燃比；否则，根据计算推力和实际推力计算本次迭代的氧燃比，增加内循环迭代次数，转入内循环步骤；根据所有采样时刻的最佳氧燃比，计算发动机消耗的总燃料质量；判断发动机消耗的总燃料质量与发动机点火热试验的实际燃料消耗质量的差的绝对值是否不大于第二阈值，如果为是，则外循环步骤结束，该次迭代的比冲效率为最佳比冲效率，否则，增加外循环迭代次数，转入外循环步骤；根据最佳比冲效率下计算出的每个采样时刻的最佳氧燃比，计算得到每个采样时刻的燃速和氧化剂流率；采用最小二乘法，对所有采样时刻的燃速和氧化剂流率进行拟合，得到燃速和氧化剂流率的对应关系。2.根据权利要求1所述的固液火箭发动机的瞬态燃速重构方法，其特征在于，所述方法还包括：对固液火箭发动机进行发动机点火热试验；按照固有采集频率采集发动机点火热试验过程的实际氧化剂质量流量、实际燃烧室压力和实际推力；获取发动机点火热试验过程的每个采样时刻的实际氧化剂质量流量、每个采样时刻的实际燃烧室压力和每个采样时刻的实际推力；获取发动机点火热试验结束后的实际燃料消耗质量。3.根据权利要求2所述的固液火箭发动机的瞬态燃速重构方法，其特征在于，迭代计算比冲效率，包括：根据第i次外循环迭代得到的发动机消耗的总燃料质量M
i
和发动机点火热试验的实际燃料消耗质量M
*
，计算第i+1次外循环迭代的比冲效率η
i+1
：η
i+1
＝η
i
+σ
·
(M
i
‑
M
*
)其中，σ为迭代系数；η
i
为第i次外循环迭代的比冲效率。4.根据权利要求3所述的固液火箭发动机的瞬态燃速重构方法，其特征在于，对于发动机点火热试验的第一个采样时刻，内循环的第一次迭代的氧燃比为预设的氧燃比；对于发动机点火热试验的第k个采样时刻，内循环的第一次迭代的氧燃比为第k
‑
1个采样时刻的最佳氧燃比，其中，k大于等于2。5.根据权利要求4所述的固液火箭发动机的瞬态...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国飙，魏天放，田辉，肖明阳，卢裕东，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：