液体火箭发动机基础特性实验.doc

飞行器动力工程专业专业综合实验
《液体火箭发动机基础特性实验》

实验指导书

液体推进实验室
2006年3月

液体火箭发动机基础特性实验
一、实验目的
学习液体火箭发动机常规实验的实验技术，了解台架、推进剂供应系统的布局（见图1）和工作程序。
熟悉实验操作及压强、推力和流量的测量方法（见图2）。
了解和掌握计算机数据采集与测量系统的工作原理和操作方法。
掌握获取液体火箭发动机的基本特性参数的方法，并能对不同工况下的发动机性能进行分析。
二、实验原理
系统的组成：实验前由图1分析出各路系统的功能及各零部件的作用。
氧化剂供应系统；
燃料供应系统；
点火系统；
冷却剂供应系统；
吹除系统。
测量方法
分别测量出氧化剂与燃料剂的流量，计算出推进剂的混合比。
推力室垂直安装在静止实验台上，点火后通过安装在推力室上的推力传感器和压力传感器，分别测出推力室的推力和工作压强。
通过调节推进剂组元的混合比，改变工况，继续点火试验，进行推力室的推力和工作压强的测量，并分析推力室性能的变化（即：F实、Isp实）。

氧化剂流量
计算机数据
采集及处理
信号调整器
放大器
滤波器
涡轮流量计
分线盒
燃料流量
冷却水流量
温度传感器
压力传感器
推力传感器

图2
三、实验操作步骤
启动测量系统，预热30分钟，然后采集零位，检查测量系统工作情况。
各系统检查
氧气瓶不得少于8个，压力不消与5.5MPa。
酒精和点火酒精量不少于贮箱容量的1/3，保证酒精浓度。
冷却水量不少于贮箱容量的3/4，应无油污。
氮气压力不小于5MPa。
高压空气压力不小于6MPa。
打开排气管盖子。
检查压力开关插头和吹除电磁阀插头工作正常。
热试车钥匙应由主试车者持有。
打开点火酒精，打开酒精和氧气路前置阀。
各管路系统调压（必须在测量系统采集零位后才能进行）
调节操纵空气压力为2.62~2.75MPa。
调节点火酒精贮箱压力为1.20MPa。
调节酒精贮箱压力为2.63MPa。
注意：酒精贮箱压力不允许超过3.2MPa。
启动水泵，启动前水路放气手阀和回流手阀应全开。
调节氧气调压器出口压力为2.28MPa，其中为氧气间温度[K]。增压操作时注意观察管路和阀门的密封性。
填热试车表，记录调压数据和预计流量，确定试车工况。
管路放气
点火酒精管路（两处）放气。
酒精管路放气。
关闭水泵放气手阀和回流手阀。
热试车启动前检查
操纵台上仪表指示正常。
测量系统工作正常。
技安检查，关好铁门。
插上热试车钥匙，合上热试车操纵电路。
吹除，检查火花塞工作情况
用点火氧气认真吹除点火器，然后检查火花塞工作情况。
用吹除空气反复吹除三次，每次不少于30秒。
按电铃三次，并通知测量组启动测量系统，记录数据。得到测量组回答后，按下热试车电钮，进行热试车。
热试车时主试车者密切注意试车间情况，副试车者观察推力室压力、冷却水进口压力和冷却水出口温度，并纪录冷却水出口温度。遇有异常情况由主试车者手动停车。如有危险情况应立即急停车。
试车后操作
主试车者拔下和持有热试车钥匙，断开热试车电路。
用吹除空气反复吹除五次，总时间不少于5分钟。
检查推力室，喉部截面和点火器温度。
按以下程序泄压：a)酒精贮箱，b)点火酒精贮箱，c)高低压氧气路，d)高压氮气路，e)高低压空气路。
打开水路放气手阀和回流手阀后关闭水泵。
盖好排气管盖子，消防器材处理。
填好热试车纪录表，打印出试车数据，整理装订好、试车组长签字。

附：气氧台连续热试车补充注意事项：
上次热试车的停车后操作12.(4)(6)应不进行。
必须对点火器进行冷却直至不高于室温。
特别注意：氧气压力，点火酒精量和酒精量是否达到要求的数值。
四、纪录实验数据
喷管喉部直径dt=
喷管出口直径de=
环境大气压Pa=
表1
余氧
系数
α工况
No氧气体积流量
Qo
(m3/s)氧气
温度
To
(K)氧气
压力
po
(MPa)酒精质量浓度
NF
(%)酒精体积流量
QF
(m3/s)酒精
密度

(kg/m3)0.550.600.700.80表2
余氧
系数
α工况
No推进剂总流量

(m3/s)氧化剂流量

(kg/s)燃烧剂流量

(MPa)混合比
v燃烧室压力
Pc
(MPa)发动机推力
F
(N)0.550.600.700.80五、计算和分析实验结果
列式计算各实验点对应的实际比冲Isp实、实际推力系数CF实和实际特征速度C*实。
列式计算各实验点对应的燃烧室效率ηC*、喷管效率ηCF和比冲效率ηIsp
绘制比冲和推力随余氧系数的变化曲线，并讨论实验结果。