固体火箭发动机斜切喷管性能影响因素分析

发布时间：2025-01-15 13:17

　　 为获取结构参数对斜切喷管性能的影响规律,采用数值仿真方法对不同结构参数斜切喷管性能进行了对比分析。计算结果表明:采用单锥斜切喷管的发动机,发动机推力随喷管扩张半角的增大而增大,随喷管斜切角和偏置角的增大而减小;采用两段锥斜切喷管的发动机,出口扩张半角增大,发动机推力先增大后基本保持不变。在两段锥斜切喷管设计中,较大的出口扩张半角有利于获得较大的发动机推力,但会造成初始扩张半角减小而加剧烧蚀。

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【部分图文】：

图1 斜切喷管结构图

根据斜切喷管的结构,斜切喷管可以分为单锥斜切喷管(α=β)和两段锥斜切喷管(α≠β)。由于斜切喷管的非对称结构,其推力由两部分组成:一部分为沿喷管轴线方向的轴向力Fx,另一部分为垂直于喷管轴线方向的侧向力Fy,其合力与喷管轴线之间的夹角φ,称为推力偏转角。2斜切喷管的性能计算

图2 网格结构图

计算域选取喷管内流场,并采用六面体网格划分,在壁面处对网格进行加密,使第一层网格的y+接近1,近壁区域网格层数为15,轴向及周向网格节点均匀分布。网格结构如图2所示。2.3边界条件

图3 z=0对称面速度分布云图

采用上述方法对某反推发动机性能进行计算,计算初始推力为16.60kN,实测初始推力为16.633kN,推力计算的相对误差为0.20%,表明该方法合理可信。喷管z=0对称面速度分布云图如图3所示。3.2斜切角对斜切喷管性能影响分析

图4 不同斜切角斜切喷管结构图

图5、图6分别为喷管轴向力Fx和侧向力Fy、推力偏转角φ随斜切角δ的变化曲线。结果表明,随δ的增大,轴向力Fx减小,而侧向力Fy和推力偏转角φ增大,造成这种情况的主要原因为斜切角的不断增大导致斜切喷管的对称部分不断缩短,流动更早发生偏转导致。图5轴向力Fx、侧向力Fy随喷管斜切....

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