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楼主: naugty
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[发动机] 液氧煤油高压补燃发动机研究进展(500吨级液氧煤油发动机首次燃气发生器-涡轮泵联试...

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野蛮人 发表于 2012-8-1 11:06 | 显示全部楼层
重大先进装备即便能够买入,要完全消化吸收绝非易事,想创新超越、后来居上更非坦途。半途而废甚至愈引进愈落后也不是没有可能。
科技工作者必须抓住国家大力扶持之良机,努力奋斗,开拓进取,为国争气,为民造福!
 楼主| naugty 发表于 2012-8-1 14:06 | 显示全部楼层
我国新一代大推力火箭发动机点火试验成功
2012/8/1
中国航天报


7月29日,由中国航天科技集团公司六院研制的我国新一代大推力120吨液氧煤油发动机点火热试车成功,进一步考验了其稳定性、可靠性和安全性,将为我国2014年实现长征五号火箭首飞以及进行后续载人航天工程和月球探测工程等重大航天工程打下坚实基础。自2000年国家正式立项至今的12年间,液氧煤油发动机先后进行了百余次试车,已先后研制出3种基本型发动机,以及5种适应不同火箭总体飞行状态的发动机。中央电视台首次全程播放了这次试车实况,引起广泛反响。张美书 张平 摄文

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YF-100试车,却配了长YF-77的图,航天报的校稿看来睡着了。。

点评

to 火箭兵: 说说为啥不能是这个颜色?这是什么发动机  发表于 2012-8-1 23:47
氢氧机火焰颜色不是这样的  发表于 2012-8-1 23:46
一个是山沟、一个是平原......  发表于 2012-8-1 15:08
turbopump 发表于 2012-8-1 16:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 turbopump 于 2012-8-1 16:53 编辑
没事儿 发表于 2012-8-1 10:56
"turbopump  那个环境是富燃的,富燃气氛中是广泛使用的(固体发动机喷管)。甚至是RS68的喉部也能用  发 ...


附上《火箭发动机基础》中相关内容,希望有助于解开问题

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点评

學習了. 謝謝科普!  发表于 2012-8-10 01:43
北极幽蓝 发表于 2012-8-1 16:40 | 显示全部楼层
naugty 发表于 2012-8-1 14:06
我国新一代大推力火箭发动机点火试验成功
2012/8/1
中国航天报

这张图挺清晰的 YF77的氢氧火焰不太纯 颜色发红 原因是混合比低(5.5 完全燃烧是6.0)富燃燃烧的缘故

点评

是6还是5.5应该肉眼不大分辨吧?另外氢氧化学反应,完全燃烧是8  发表于 2012-8-1 17:07
Nighthawk 发表于 2012-8-1 16:47 | 显示全部楼层
“3种基本型发动机”是双摆、单摆、固定;“5种适应不同火箭总体飞行状态”是哪5种?我猜是长五不同构型(标准与最大)的助推段;长七带助推构型的助推+一级段及无助推构型的一级段;长六一级段?
北极幽蓝 发表于 2012-8-1 17:14 | 显示全部楼层
turbopump 发表于 2012-8-1 16:38
附上《火箭发动机基础》中相关内容,希望有助于解开问题

氢氧发动机完全燃烧混合比确实是6.0   8.0是体积比 火箭发动机混合比都是用质量流量比
gleamliuxin 发表于 2012-8-1 18:17 | 显示全部楼层
turbopump 发表于 2012-7-30 17:27
个人认为就目前的情况,可以这样说,不过改成:“液氧煤油富氧高压补燃循环发动机技术是目前最先进的液氧 ...

未来的火箭发动机技术将走向何方呢?是用液氧煤油富氧高压补燃循环发动机技术加入氢气还是氢氧发动机?
turbopump 发表于 2012-8-1 19:09 | 显示全部楼层
本帖最后由 turbopump 于 2012-8-1 19:13 编辑
北极幽蓝 发表于 2012-8-1 17:14
氢氧发动机完全燃烧混合比确实是6.0   8.0是体积比 火箭发动机混合比都是用质量流量比


  按 H2+1/2O2=H2O    算出氢氧化学反应氧/氢质量比8.

      氢氧发动机之所以不在这一比值,因为其在这一值下燃烧条件比较极端,材料难度较大且在混合比5到6时比冲仍保持很高水平。所以大多数发动机选5、6之间。
   体积比,按混合质量比6算的话,氢氧体积比为1/0.07/(6/1.14)=2.7,当然不可能体积比是8。

     关于火箭发动机的发展方向,各国不尽相同。在中国是富氧分级液氧煤油机+燃气发生器循环氢氧机
Lsquirrel 发表于 2012-8-1 20:21 | 显示全部楼层
本帖最后由 Lsquirrel 于 2012-8-1 20:23 编辑
turbopump 发表于 2012-8-1 19:09
按 H2+1/2O2=H2O    算出氢氧化学反应氧/氢质量比8.

      氢氧发动机之所以不在这一比值,因为其 ...

不是,富燃燃烧,混合多余的氢,分子量低比冲高。综合的说,比冲最高是混合比3.5,不过一般没人用

点评

多谢斧正。明白了,原因之一是若用3.5的混合比,要太大的氢箱了  发表于 2012-8-1 20:47
没事儿 发表于 2012-8-2 10:23 | 显示全部楼层
”turbopump  喷管占发动机总重,一个在液体发动机里极端例子是RL10b-2的三分之一强  发表于 2012-8-1 16:44“

把这三分之一重量减低点对发动机整体表现提升不少哦。谢谢赐教!
joki 发表于 2012-8-2 10:39 | 显示全部楼层
没事儿 发表于 2012-8-2 10:23
”turbopump  喷管占发动机总重,一个在液体发动机里极端例子是RL10b-2的三分之一强  发表于 2012-8-1 16:4 ...

RL10b-2的高比冲正是因为采用了可收缩的大面积比喷管,如此大的体积和活动机构,减重就不要想了。

点评

是的,美国人已做到极致了!  发表于 2012-8-2 11:16
protoss 发表于 2012-8-2 12:19 | 显示全部楼层
北极幽蓝 发表于 2012-8-1 16:40
这张图挺清晰的 YF77的氢氧火焰不太纯 颜色发红 原因是混合比低(5.5 完全燃烧是6.0)富燃燃烧的缘故

色差是拍摄镜头、光线、CCD区别造成的吧,跟混合比无关。

点评

混合比会影响到温度,温度当然要影响到焰色。  发表于 2012-8-3 09:47
protoss 发表于 2012-8-3 20:09 | 显示全部楼层
rottenweed  混合比会影响到温度,温度当然要影响到焰色。
从这个颜色能看出混合比,这也太神了吧,我宁愿相信这是相机质量造成的。
kktt 发表于 2012-8-3 20:44 | 显示全部楼层
naugty 发表于 2012-8-1 14:06
我国新一代大推力火箭发动机点火试验成功
2012/8/1
中国航天报

难怪航天报电子版的版面画了个大叉

http://210.82.31.84:9000/rp/fs/cp/98/36/20120801/1/index.html

点评

被编辑发现了  发表于 2012-8-3 23:02
美髯公 发表于 2012-8-10 00:27 | 显示全部楼层
喷口直径一般情况下怎么能推算出来

点评

真空推力与地面推力之差(吨),除以标准大气压(10.332吨/平方米),得到喷口末端面积(平方米),然后利用圆的面积公式倒推出喷口直径(米)。  发表于 2012-8-10 11:03
shaolin1254 发表于 2012-8-15 17:50 | 显示全部楼层
中国航天攀上动力新高峰
来源:中国航天报  日期:2012/08/15

  ——中国航天科技集团公司六院研制新一代大推力火箭发动机纪实

  日前,我国新一代大推力120吨液氧煤油火箭发动机储存长程热试车圆满成功。

  这台储存了3年、此前已经历过两次极限工况热试车考验的火箭发动机,在又一次挑战极限的考验中表现完美。

  两个月前,该型号火箭发动机刚刚通过了国家国防科工局组织的项目验收。

  试车成功、通过验收,中国航天科技集团公司向世人宣告中国航天事业取得了一项最新成就:我国120吨级液氧煤油火箭发动机研制圆满成功,中国航天液体动力技术达到国际先进水平。同时,我国空间站建设和深空探测获得更大的航天动力,为2014年实现长征五号火箭首飞打下了坚实基础。

  探索太空的能力

  取决于发动机的推力

  发动机的研制工作是以集团公司六院为主完成的。

  该院院长谭永华说,与常规发动机相比,液氧煤油发动机具备诸多的优点:一是推力大;二是没有污染,液氧和煤油都是环保燃料,而且易于存贮和运输;三是经济,比常规发动机推进剂便宜60%;四是可靠性高;五是可重复使用。

  然而,新一代大推力火箭发动机作为世界航天动力领域的技术高点,研制过程并非一帆风顺。

  从某种程度来说,中国人探索太空的能力,取决于航天发动机的推力。目前,我国现役的长征系列运载火箭虽已取得举世瞩目的成绩,但其推力已不能满足未来航天发展的需求,研制新一代液体火箭发动机迫在眉睫。

  现阶段我国使用的发动机单台推力是70吨左右,火箭的运载能力9吨上下。120吨级液氧煤油发动机采用了目前世界上最先进的高压补燃循环系统,其推力比我国现有长征系列运载火箭发动机提高60%以上,运载能力是原来的3倍左右;液氧煤油发动机不仅采用的推进剂、循环方式与过去常规发动机不同,而且在推力吨位、性能、可靠性方面,比现有发动机有大幅度提高。这就意味着发动机及各部件要在更加恶劣的条件下工作,这不仅加大了发动机的设计难度,而且对加工、试验设备以及材料、工艺等提出了更高的要求。

  “在新一代运载火箭液氧煤油发动机整机研制初期,失败与挫折是家常便饭。”中国工程院院士张贵田说。

  1999年,为了进一步验证各组合件的可靠性和准确性,在把工况提高到100吨的状态下,六院于7月组织了组合件联动试验,但却发生了意外,科研人员的心中就像压了块巨石。

  航天老专家钱维松劝张贵田院士:“试验有成有败,不要太难过。”话音刚落,张贵田竟像孩子似的忍不住流下了眼泪。该院科研人员从院士的眼泪中,读懂了新一代火箭发动机研制的艰辛,更坚定了他们攻坚克难的信心。

  飞机起飞和降落是最难控制的时段,也是出事最多的时段。液体火箭发动机也一样,起动和关机是最复杂、最难设计的动态过程。液氧煤油发动机刚开始进行的几次整机试车都失败了。设计人员的压力,一次比一次大。为了找到问题的根源,该院科研人员放弃休息日,一心扑在工作上,千方百计收集资料,绞尽脑汁寻找故障的症结,利用仿真技术模拟起动失败和爆炸的过程……

  经过近半年紧张激烈的艰苦攻关,设计人员终于摸清了试车失败的根源和机理。设计人员提出了几种新的方案,对各种方案和程序的组合进行仿真优化,最终选定了理想的起动、关机方案和程序。

  “六院科研人员的性格如同他们所研制的发动机,意志坚如钢,心中一团火,倾力铸神箭,勇为先行官。”该院党委书记黄亮说,在新一代火箭发动机研制过程中,科研人员所表现出的敢打敢拼、不屈不挠和先行一步、领先一路的品格,正是发动机人格化的体现。

  连闯重重难关

  实现整机600秒长程试验

  凭着锲而不舍、百折不挠的精神,六院研制人员闯过了涡轮泵联动试验、半系统试验、整机试验等重重难关,成功实现了整机600秒长程试验。

  由于液氧煤油发动机在高压补燃循环系统中,涡轮泵转速高、压力高、功率大,巨大的振动容易引起产品结构破坏,不能进行长时间与高工况的试车。“减震”便成为整机研制过程中的又一个大问题。

  该院科研人员开展了涡轮泵减振攻关,分析了参与试车的涡轮泵所有数据,特别是高速转子的轴向和径向位移、振动、压力脉动数据。弄清楚了高速转子的动特性、振型和引起振动的主要因素,科研人员加班加点设计生产了高速转子动力学实验装置。

  推力室是整机中最大、也是结构最为复杂的一个组合件,它是整机研制的关键。由于推力室制造工艺难度较大,为解决这些技术难题,该院组成了有工艺、设计、试验以及技术管理人员参加的推力室攻关小组。攻关小组针对涡轮泵联试中暴露出的问题,进行了新一回合的涡轮泵、阀门等组合件设计工艺改进研究工作。对喷嘴加工、厚壁变截面管成形、内壁螺旋铣槽、头部钎焊、收扩段胀型等关键工艺技术进行攻关。在科研人员的不懈努力下,经过多个方案、多个回合的研制攻关后,终于完成了推力室的生产。

  在国外航天专家眼里,建设一座数百吨推力规模的发动机试车台,从主体奠基到正式试验投产,至少要用6年时间,而六院仅用了一年半。经过考台试车和正式试车的验证,这座亚洲第一试车台的总体设计、技术、设备等指标均达到了国际先进水平。随着这座试车台的建成投产,研制工作如虎添翼。特别是2006年7月3日,液氧煤油发动机首次长程试车的成功,大大加快了研制的步伐。

  突破80余项关键技术

  攀上液体动力之巅

  “自2000年国家正式立项进入工程研制的12年间,液氧煤油发动机已先后进行了百余次试车。”谭永华介绍说。从对高压补燃循环发动机的一知半解,到突破80余项关键和核心技术,六院先后研制出3种基本型发动机,以及5种适应不同火箭总体的飞行状态发动机。目前,该院所有飞行状态发动机均已完成考核任务,开始交付火箭总体进行相关试验。

  新一代大推力火箭发动机的研制,关键和核心技术的一项项突破,不仅直接引领了航天事业的发展,还为国民经济发展和普通百姓日常生活水平的提高注入了新的科技力量。

  在新一代大推力液氧煤油发动机研制中,为了解决高低温、高压、强氧化、高转速、大功率等问题,该院与相关单位一起研制开发了近50种新材料,包括高强度耐氧化的不锈钢、高温合金、纳米涂层、镀层、橡胶等。在新工艺方面,通过技术攻关突破了30多项关键工艺,其中多项技术达到国内甚至国际领先水平。这些新材料、新工艺一经问世,就受到其他行业的关注和应用,促进了相关产业的发展。(张美书 李云霞)


http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n214/c278842/content.html
oaki911 发表于 2012-8-16 08:21 | 显示全部楼层
shaolin1254 发表于 2012-8-15 17:50
中国航天攀上动力新高峰
来源:中国航天报  日期:2012/08/15

“这些新材料、新工艺一经问世,就受到其他行业的关注和应用,促进了相关产业的发展。”

看来,航天真有技术开拓者的作用,对社会经济贡献很大的!
timej 发表于 2012-8-27 22:50 | 显示全部楼层
那啥,YF-100的比冲是不是太低了点?就算是地面比冲也才正好300……
duyu 发表于 2012-8-28 05:54 | 显示全部楼层
timej 发表于 2012-8-27 22:50
那啥,YF-100的比冲是不是太低了点?就算是地面比冲也才正好300……

液氧煤油的发动机300秒地面比冲还行吧。Saturn的F1地面比冲263秒;猎鹰9的Merlin-1C地面比冲275秒;老毛子的NK-33地面比冲297秒;被称为神器的RD-170地面比冲309秒。
YF-100的燃烧室压是18MPA左右。不知以后材料进步后可否提升室压,这样发动机地面比冲可以提高一点点,到305秒左右。还有一个关键因素就是喷管面积大小,要同时照顾海平面比冲和高空比冲。

点评

还要考虑发动机推重比,如果一味提高比冲指标,就要增大室压、加大喷管,这些都要付出重量上的代价(在技术水平相当的前提下)降低推重比(目前YF100的推重比已经被人诟病),而一级发动机推重比的重要性不小  发表于 2012-8-28 10:41
alexis 发表于 2012-12-6 11:04 | 显示全部楼层
新一代小型火箭首次动力系统试车成功
来源:中国航天报        日期:2012/11/30

  11月27日,我国新一代小型液体运载火箭在中国航天科技集团公司六院101所进行首次动力系统试车(如图),并获圆满成功。这标志着我国唯一的火箭动力系统试验台各项性能指标达到国际一流水平,完全满足新一代运载火箭研制需要,为火箭按期首飞提供了重要保证。

  中国航天科技集团公司副总经理雷凡培,副总经理、纪检组组长李金生,总经理助理赵晓晨,总工程师孙为钢,以及相关参研单位的领导、专家在现场指导试车。

  此次试车是在地面验证火箭动力系统整体可靠性、系统匹配性和设计正确性的唯一手段。雷凡培指出,试车的成功是火箭研制过程中具有重大里程碑意义的节点。他希望大家认真学习贯彻落实十八大精神,为推动航天强国建设作出更大贡献。

  新一代小型液体运载火箭由八院抓总研制,火箭动力系统上采用的新一代大推力液氧煤油发动机由六院负责研制。今年上半年,突破了80多项核心关键技术的该型发动机顺利通过国家国防科工局验收,标志着我国成为继前苏联之后第二个完全自主掌握高压补燃液氧煤油发动机技术的国家。  
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