[發明專利]一種二次流喉栓發動機設計方法

在審

• 申請號: 202110879214.0
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113505442A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 李想;謝侃;楊正;閆東峰;李鴻瑾;苗龍;王寧飛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 李瑞雨

1.一種二次流喉栓發動機設計方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、根據二次流喉栓發動機總體指標要求，計算所述二次流喉栓發動機的總沖，確定主推進劑；

S2、計算所述主推進劑的熱力參數，基于所述熱力參數和裝藥設計準則，設計藥柱型面；

S3、基于所述藥柱型面，結合喉栓發動機設計準則設計二次流喉栓發動機有效喉部面積變化范圍；

S4、基于所述二次流喉栓發動機有效喉部面積變化范圍，結合喉栓發動機設計準則，設計二次流喉栓發動機基本型面；

基于所述二次流喉栓發動機基本型面，選擇二次流喉栓發動機材料；

進行噴管、燃燒室熱防護設計；

進行喉栓熱防護設計；

進行喉栓伺服機構與軌道以及二次流喉栓發動機密封設計；

基于二次流喉栓發動機有效喉部面積變化范圍和所述二次流喉栓發動機基本型面，獲取二次流噴嘴結構參數；

基于二次流噴嘴結構參數，獲取二次流噴柱參數；

基于二次流噴柱參數，進行喉栓內二次流氣源設計；

S5、基于所述喉栓伺服機構與軌道以及二次流喉栓發動機密封設計和所述喉栓內二次流氣源設計，預估所述二次流喉栓發動機的推力調節特性和抗燒蝕性能，若所述推力調節特性和抗燒蝕性能滿足所述二次流喉栓發動機的總體指標要求，若不滿足，則返回S1，重新進行設計；若滿足，則進行所述二次流喉栓發動機和喉栓伺服機構的結構及質量預估和所述二次流喉栓發動機的應力應變強度校核；

S6、若所述二次流喉栓發動機和喉栓伺服機構的結構及質量和所述二次流喉栓發動機的應力應變強度滿足所述喉栓發動機總體指標要求則得到最終二次流喉栓發動機系統，若不滿足，則返回S1，重新進行設計。

2.根據權利要求1所述的二次流喉栓發動機設計方法，其特征在于：所述總體指標要求包含推力調節范圍、發動機推進劑質量、發動機工作時間、推力調節時間。

3.根據權利要求1所述的二次流喉栓發動機設計方法，其特征在于：所述S3還包括獲取所述二次流喉栓發動機的燃燒室壓強，所述燃燒室壓強的計算方法為：

其中，P_c表示二次流喉栓發動機燃燒室理論壓強，A_b/A_t表示二次流喉栓發動機燃喉比，C^*表示推進劑的理論特征速度，ρ_p表示推進劑的密度，A_b表示二次流喉栓發動機推進劑燃面面積，A_t表示二次流喉栓發動機噴管喉部面積。

4.根據權利要求2所述的二次流喉栓發動機設計方法，其特征在于：所述S3中設計所述二次流喉栓發動機有效喉部面積變化范圍的方法為：

基于二次流喉栓發動機的燃燒室壓強和所述推力調節范圍，通過二次流喉栓發動機推力計算所述二次流喉栓發動機有效喉部面積變化范圍A_t,max—A_t,min的設計參量估算，其中，所述二次流喉栓發動機推力計算方法為：

其中，F表示二次流喉栓發動機推力，C_F表示二次流喉栓發動機推力系數，A_b表示二次流喉栓發動機推進劑燃面面積，A_t表示二次流喉栓發動機噴管喉部面積，a表示推進劑的燃速系數。

5.根據權利要求1所述的二次流喉栓發動機設計方法，其特征在于：所述主推進劑的熱力參數包括絕熱燃燒溫度T_c、理論特征速度C^*、燃氣的定壓比熱容C_p、定容比熱容C_v、比熱比k、平均分子量m。

6.根據權利要求1所述的二次流喉栓發動機設計方法，其特征在于：所述二次流噴嘴參數包括噴嘴面積比、構型、開孔位置。

7.根據權利要求1所述的二次流喉栓發動機設計方法，其特征在于：所述二次流噴注參數包括噴嘴個數、噴注角度、總壓比、流量比。

8.根據權利要求1或4所述的二次流喉栓發動機設計方法，其特征在于：所述喉栓采用鈍形頭部。