| 固液火箭发动机中红外激光吸收光谱燃烧诊断 | |
林鑫 ; 方思晗; 王泽众; 李仁杰; 李飞; 余西龙
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| Source Publication | 第十一届全国流体力学学术会议论文摘要集 |
| 2020-12-03 | |
| Pages | 585 |
| Conference Name | 第十一届全国流体力学学术会议 |
| Conference Date | 2020-12-03 |
| Conference Place | 中国广东深圳 |
| Abstract | 固液火箭发动机其氧化剂和燃料分开贮存的特点使其具有结构简单、安全性高、可控性好、重复使用、绿色环保等优点,在运载火箭助推级、上面级、亚轨道飞行器、先进轨道转移系统等有广泛的应用前景,是当前火箭推进领域的研究热点。但同发展较为成熟的固体火箭发动机和液体火箭发动机相比,固液火箭发动机的实际比冲远低于设计预期,一个重要的原因在于当前依赖于特征速度的固液火箭发动机燃烧性能评价手段较为单一,对于可能导致固液发动机低燃烧性能的特定损耗机制缺乏认知,因此迫切需要发展具备适应于固液发动机高温环境、并具有多参数定量测量能力的先进诊断技术。可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)以其精确定量测量能力,同时兼具高灵敏度、高时间分辨等突出优点被广泛关注,特别是近年来随着半导体激光器的发展和光纤耦合技术的进步,TDLAS得到飞速发展,已经应用于超燃直联台、激波风洞、激波管等燃烧及高焓设备的在线气流诊断。本文基于中红外激光吸收光谱技术,利用HITRAN光谱数据库,优选出2.5μm附近综合性能最优的H_2O吸收线对(4029.52cm~(-1),4030.51cm~(-1)和4030.73cm~(-1))并建立TDLAS系统,对实验室O_2/石蜡基固液火箭发动机喷管出口高温气流进行在线诊断。获得了发动机在氧燃比分别为3.10,2.77和2.88三组工况下,主要燃烧产物H_2O分压和燃气温度的变化规律。不考虑发动机点火的压力阶跃变化,得到平均H_2O分压分别为0.237MPa,0.253MPa和0.285MPa,对应的平均温度为1929.8K,1926.5K和1990.7,并结合燃烧室压力研究了不同氧燃比下发动机的燃烧性能。最后基于数据拟合和线强度计算不确定度,对TDLAS测量结果不确定度进行定量分析。本研究工作验证了激光吸收光谱技术可作为固液混合发动机常规诊断手段。 |
| Keyword | 固液混合火箭发动机 中红外激光吸收光谱 温度 水蒸气分压 燃烧效率 |
| Funding Organization | 国家自然科学基金(11802315,11927803);; 装备预研国防科技重点实验室基金(6142701190402) |
| Language | 中文 |
| Document Type | 会议论文 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/85613 |
| Collection | 高温气体动力学国家重点实验室 |
| Affiliation | 1.中国科学院力学研究所 2.中国科学院大学工程科学学院 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 林鑫,方思晗,王泽众,等. 固液火箭发动机中红外激光吸收光谱燃烧诊断[C]第十一届全国流体力学学术会议论文摘要集,2020:585. |
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