[发明专利]一种双组元离心发动机的初始参数设计方法

说明书

本发明一种双组元离心发动机的初始参数设计方法，双组元离心发动机入口与推进剂贮箱出口连接，推进剂贮箱为双组元离心发动机提供推进剂；根据双组元离心发动机入口压力工作范围要求，建立贮箱末期压力和贮箱末期状态时发动机内燃烧室正常工作时压力的关系；根据贮箱末期压力和贮箱末期状态时发动机内燃烧室正常工作时压力的关系，建立贮箱初始压力和贮箱初始状态下发动机内燃烧室初始压力的关系；根据步骤2建立的贮箱初始压力Pi和贮箱初始状态下发动机内燃烧室初始压力Pc的关系，确定发动机初始设计参数；完成满足任务要求的双组元离心发动机初始参数设计，降低了大落压比双组元离心发动机的设计难度，提高了产品的开发质量。

技术领域

本发明涉及一种双组元离心发动机的初始参数设计方法，属于空间液体火箭发动机技术领域。

背景技术

高机动对地观测航天器通常采用双组元离心发动机执行轨道机动任务，发动机入口与推进剂贮箱出口连接，推进剂贮箱为发动机提供推进剂；贮箱内推进剂为甲基肼和四氧化二氮组合，能够使发动机在真空环境下可重复、稳定、可靠点火。

随着推进剂因发动机工作而不断消耗，贮箱出口压力和发动机入口压力不断下降，可能导致发动机在贮箱末期状态性能衰退问题，对航天器寿命期间正常工作造成了重大威胁。因此，根据贮箱末期压力和贮箱初始压力确定贮箱初始状态下发动机内燃烧室初始压力，保证发动机稳定可靠工作，比冲性能保持稳定，对航天器在整个寿命期间高效、可靠工作有着重大意义。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种双组元离心发动机的初始参数设计方法，实现双组元离心发动机的初始参数设计，对提高高机动对地观测航天器在轨服役寿命有着重要的意义。

本发明解决的技术方案为：一种双组元离心发动机的初始参数设计方法，步骤如下：

步骤1，双组元离心发动机入口与推进剂贮箱出口连接，推进剂贮箱为双组元离心发动机提供推进剂；根据双组元离心发动机入口压力工作范围要求，建立贮箱末期压力和贮箱末期状态时发动机内燃烧室正常工作时压力的关系；

步骤2，根据步骤1中贮箱末期压力P_e和贮箱末期状态时发动机内燃烧室正常工作时压力P_ce的关系，建立贮箱初始压力P_i和贮箱初始状态下发动机内燃烧室初始压力P_c的关系；

步骤3，根据步骤2建立的贮箱初始压力P_i和贮箱初始状态下发动机内燃烧室初始压力P_c的关系，确定发动机初始设计参数，包括：贮箱初始状态下发动机内燃烧室初始压力P_c；完成满足任务要求的双组元离心发动机初始参数设计。

优选的，贮箱末期状态，具体为：当贮箱内推进剂的体积分数低于1‰时定义为贮箱末期状态。

优选的，步骤1根据双组元离心发动机入口压力工作范围要求，建立贮箱末期压力和贮箱末期状态时发动机内燃烧室正常工作时压力的关系；具体如下：

1.1)当贮箱处于贮箱末期状态时的出口压力，即贮箱末期压力，用P_e标识，单位为MPa，贮箱末期压力与发动机入口压力保持一致，；

1.2)贮箱末期状态时发动机内燃烧室正常工作时压力用P_ce标识，单位为MPa；

1.3)贮箱末期压力P_e和贮箱末期状态时发动机内燃烧室正常工作时压力P_ce的关系可以用公式P_e＝P_ce+A来表示，其中A为常数，取值范围为0.3～0.4，单位为MPa。