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题名催化床结构对HAN基单组元发动机性能的影响
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作者
孙得川
张国强
姚天亮
关亮
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机构
大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室
大连理工大学力学与航空航天学院
上海空间推进研究所
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出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第16期97-108,共12页
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基金
上海市优秀学术/技术带头人计划(22XD1422000)。
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文摘
针对硝酸羟胺(HAN)基推进剂单组元发动机,研究催化床长度和空腔缺陷对发动机工作过程的影响。采用多孔介质假设、Volume of Fluid(VOF)模型以及推进剂分解模型对300 N发动机稳态工作状态和起动过程进行数值仿真。研究结果表明:增加前床长度有利于提高性能,将前床长度由30 mm增加到40 mm,真空比冲提高2.7%。但是,增大前床长度会使响应变慢,不仅使燃气充填阶段末的压强值和温度值分别减小6.7%和12.5%,而且使催化床升温引起的升压时间增加。空腔缺陷会显著降低发动机的性能,前床长度为40 mm时,5 mm的空腔就会使真空比冲降低15%。
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关键词
硝酸羟胺
催化床结构
单组元液体火箭发动机
稳态工作过程
起动过程
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Keywords
hydroxylamine nitrate
catalytic bed structure
liquid-monopropellant rocket engine
stead-state process
start-up process
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分类号
V434
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名硝酸羟胺基单组元液体火箭发动机起动过程的模拟
被引量：2
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作者
孙得川
姚天亮
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机构
大连理工大学航空航天学院
上海空间推进研究所
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第1期58-64,共7页
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文摘
无毒单组元液体火箭发动机是空间推进的发展方向之一。针对硝酸羟胺基单组元液体火箭发动机的起动过程,建立了零维模型、不考虑相变过程的仿真模型和考虑相变过程的仿真模型,并采用这些模型对60 N发动机进行了起动过程的模拟和对比分析。计算结果显示,推力室升压过程历经快速的气体充填和较慢的催化室升温两个阶段。零维计算模型和不考虑相变的CFD方法计算得到的两个阶段时长基本一致,但第一阶段时间显著低于试验结果,第二阶段时长与试验结果符合。考虑推进剂相变过程的模型计算结果与试验结果符合较好。一维计算得到HAN基推进剂在进入催化床约4mm的长度内完全分解。升压第一阶段受催化分解影响很大,HAN基推进剂的分解反应速率低于肼的分解反应速率。
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关键词
硝酸羟胺
单组元液体火箭发动机
起动
数值模拟
相变
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Keywords
Hydroxylamine nitrate
Liquid-monopropellant rocket engine
Start-up
Numerical simulation
Phase change
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分类号
V434.1
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名Ir(100)面上HAN催化分解反应机理
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作者
胡旭
刘川
王海丰
黄永民
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机构
华东理工大学化学与分子工程学院
上海空间推进研究所
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出处
《火箭推进》
CAS
2021年第4期79-86,共8页
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基金
上海市青年科技英才扬帆计划资助项目(21YF140800)。
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文摘
为揭示单组元液体火箭发动机内硝酸羟胺(HAN)基推进剂的催化分解反应过程,采用从头算算法确定HAN及其缔合物结构,利用密度泛函方法对稳定的HAN双分子缔合结构在Ir(100)面上的初始催化分解反应机理开展研究。计算结果表明:HAN分子是由双点位氢键结合而成的,其缔合结构主要是依靠分子间的氢键作用而成的。HAN双分子缔合结构在Ir(100)面上共存在有3种吸附结构,其中通过O与Ir键合作用形成吸附结构较为稳定,吸附能分别为-1.64 eV和-2.15 eV,而氢键作用结合的吸附结构的吸附能仅为-1.12 eV。HAN双分子缔合结构在表面发生的分解反应为放热反应,双分子缔合结构中2个HAN分子的分解反应发生存在先后顺序,不同的吸附构型对应不同的分解产物。在羟胺吸附结构中,其分解产物为HAN、NO_(3)^(-)、OH和NH_(3),而在硝酸根吸附结构中,其分解产物为HAN、NH_(3)OH^(+)、O和NO_(2)。两种吸附构型下的分解能垒分别为12.68kcal/mol和11.30 kcal/mol,在催化分解反应过程中这两种分解反应会同时发生。
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关键词
单组元液体火箭发动机
HAN基推进剂
双分子缔合
密度泛函理论
催化分解
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Keywords
monopropellant liquid rocket engine
HAN-based propellant
bimolecular association
density functional theory
catalytic decomposition
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分类号
V511
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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