固体火箭发动机水下工作推力特性的实验研究

发布时间：2025-05-15 02:19

　　 为了研究固体火箭发动机水下工作时燃气射流流场及推力特性,在连接船体升降平台上开展了火箭发动机水下工作的实验研究。采用高速摄像系统观察了喷管燃气射流在开阔水域的扩展过程,获得了水下燃气射流形态演化过程;对水下火箭发动机的燃烧室压强及推力进行了测量,对比分析了在10 m、30 m、50 m三种水深条件下不同装药火箭发动机工作的推力特性。实验结果表明,发动机水下点火时,水环境与燃气之间的相互作用改变了燃气射流形貌,气液湍流掺混剧烈。随着水深的增大,燃烧室压力基本不变,发动机工作推力减小,水深从10 m增加到50 m时,三种发动机推力均降低了20%以上,且发动机推力与工作深度呈现非线性关系。在同一水深条件下,当发动机喷喉直径较小时,推力减小量较小;当燃烧室压强较小时,推力减小量较小。

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【部分图文】：

图3 连接船体升降平台示意图

实验系统的工作过程为将完成装药的试验发动机安装固定在升降平台上，连接测量线路并进行调试，再连接点火线路并确认电阻正常。然后通过船上操作控制系统将升降平台以5m·min-1的速度下降到预定的水深，收到电点火信号后，发动机开始工作，燃烧室内迅速产生高温高压燃气，快速聚压冲破密封膜片....

图4 燃气射流在水环境中扩展形态的演化过程

由图4可以看出，密封盖打开后，高速燃气迅速冲击周围水介质，开始形成扁平状的燃气泡。随着燃气连续的喷射，燃气泡头部沿轴向迅速向下游扩展，而尾部径向受水压作用逐渐收缩，发展为椭球体形状，当燃气射流达到稳定状态后，上游演化为细长状，且射流通道内不断出现膨胀?压缩现象。由于射流过程中燃气....

图5 不同水深下发动机1燃烧室压强曲线

实验发动机1在水深分别为10,30,50m条件下工作时，测得的燃烧室压强如图5所示。从图5可以看出，发动机点火后燃烧室压强迅速增大，瞬间出现压强峰值，主要是由于喷管密封盖打开后受到高密度水环境的阻滞作用。燃烧室压强随水深变化影响较小，平衡压强约为6.5MPa，发动机工作时间也....

图6 3种发动机在不同水深下的推力曲线

图6a、图6b和图6c分别为三种实验发动机在水深10,30,50m工作时的推力曲线，从图中可以看出，发动机在点火初期即出现推力峰值，与燃烧室压强特征相同。对比图6a、图6b和图6c发现，发动机1、发动机2、发动机3的装药燃烧时间逐渐变长，由于三种装药肉厚相同，说明发动机1、发动....

本文编号：4046091