甲基肼/四氧化二氮发动机脉冲工况仿真与试验研究

汪凤山， 姚兆普， 刘 阳, 张 榛， 蔡 坤， 王 平， 毛晓芳， 杨 柳

1. 北京控制工程研究所, 北京 100094 2. 北京市高效能及绿色宇航推进工程技术研究中心, 北京 100094

0 引 言

甲基肼(MMH)是当今广泛使用的宇航控制推进系统及武器推进系统用的可贮存液体燃料，常与四氧化二氮(NTO)、发烟硝酸等组成双组元液体推进剂，应用于各种运载火箭、战略和战术装备中.其中，甲基肼和四氧化二氮推进剂组合具有良好的自维持燃烧特性，很短的着火延迟，稳定可靠的启动点火特性[1]，被广泛应用于双组元姿控液体火箭发动机.

由于双组元姿控发动机主要功能是为卫星或航天器在轨姿态控制提供所需的冲量，短脉冲工况是最主要的工作模式.发动机燃烧室内部推进剂化学反应通常难以达到稳定燃烧状态，而且MMH/NTO毒性较强，难以通过实验手段对其化学反应燃烧过程进行详细分析和研究[2].因此，选择合理的MMH/NTO化学反应动力学模型，采用数值仿真方法对发动机燃烧室内流场进行仿真分析，最终结合发动机高模热试车燃烧试验对其进行验证，是一种对双组元姿控发动机脉冲工作燃烧过程进行研究的优选方法，对揭示发动机燃烧室内瞬态反应流动机理有着重要的意义.目前，尚未见MMH/NTO发动机采用简化反应机理的脉冲工况燃烧过程仿真与高模试验对比研究的文献报道.

本文采用了MMH/NTO简化化学反应模型，采用数值方法对某型双组元液体火箭发动机脉冲工作燃烧过程进……