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Development of staged combustion cycle LH2/LOX engine with 220 tf thrust(PDF)

《火箭推进》[ISSN:1672-9374/CN:CN 61-1436/V]

Issue:
2022年02期
Page:
11-20
Research Field:
目次
Publishing date:

Info

Title:
Development of staged combustion cycle LH2/LOX engine with 220 tf thrust
Author(s):
SUN JiguoZHENG MengweiGONG JiefengTAO Ruifeng
(Beijing Aerospace Propulsion Institute, Beijing 100076, China)
Keywords:
220 tf staged combustion cycle LH2/LOX engine single fuel-rich preburner parallel turbopumps semi-system engine test
PACS:
V434
DOI:
-
Abstract:
The 220 tf staged combustion cycle LH2/LOX engine is designed for the heavy launch vehicle.By comparison and optimization, the engine system scheme was determined with a single fuel-rich preburner driving the high pressure turbopumps in parallel, and the thrust chamber and nozzle were cooled in series.Key technologies were put forward, including coupling system control, high pressure and large flux combustion, and high efficiency and powerful turbopump.A large number of development tests were carried out from subscale to full-scale, from assembly to subsystem.Finally, a semi-system engine was tested successfully.All these test results preliminarily verified the correctness of the system scheme and coordination of the core subsystem.Performances of main assembly were obtained.All of these had made strong foundation for subsequent engine development.The engine has the characters of 453 s in specific impulse, 60~100 throttling capacity, multiple ignition and fault diagnoses functions.It could be widely used in the field of space transportation.

References:

[1] 刘竹生, 张菽, 张涛, 等. 国外重型运载火箭研制启示[J].中国航天, 2015(1):22-27.
[2] 张绿云, 龙雪丹, 黄长梅, 等. 国外新一代重型运载火箭发展分析[J].国际太空, 2021(5):26-31.
[3] ROBERT E.Space shuttle main engine:the first twenty years and beyond [M].[S.l.]:AAS Publications Office, 2008.
[4] HENDRICKX B, VIS B, Energiya-Buran:the soviet space shuttle[M].[S.l.]:Praxis Publishing Ltd, 2007.
[5] 龙乐豪. 我国载人登月技术途径探讨[J].前沿科学, 2008, 2(4):29-38.
[6] 何巍, 刘伟, 龙乐豪. 重型运载火箭及其应用探讨[J].导弹与航天运载技术, 2011(1):1-5.
[7] 谭永华. 中国重型运载火箭动力系统研究[J].火箭推进, 2011, 37(1):1-6.
TAN Y H. Research on power system of heavy launch vehicle in China[J].Journal of Rocket Propulsion, 2011,37(1):1-6.
[8] 张小平, 丁丰年, 马杰. 我国载人登月重型运载火箭动力系统探讨[J].火箭推进, 2009, 35(2):1-6.
ZHANG X P, DING F N, MA J. Scheme of Chinese manned lunar rocket and its propulsion system[J].Journal of Rocket Propulsion, 2009, 35(2):1-6.
[9] BRADLEY D, VAN HOOSER K. Space shuttle main engine:the relentless pursuit of improvement[C]//AIAA SPACE 2011 Conference & Exposition. Reston, Virginia:AIAA, 2011.
[10] RACHUK V, GONCHAROV N, MARTYNENKO Y, et al. Design, development, and history of the oxygen/hydrogen engine RD-0120[C]//31st Joint Propulsion Conference and Exhibit. Reston, Virginia:AIAA, 1995.
[11] 《世界航天运载器大全》编委会. 世界航天运载器大全[M].2版.北京:中国宇航出版社, 1996.
[12] 张绿云. 2019年美国SLS重型运载火箭研制进展[J].国际太空, 2020(3):30-36.
[13] 朱森元. 氢氧火箭发动机及其低温技术[M].北京:中国宇航出版社, 2016.
[14] 刘国球,任汉芬,朱宁昌,等. 液体火箭发动机原理[M].北京:中国宇航出版社,1993.
[15] 李玲玲. 高压补燃氢氧发动机中的低温技术[J].低温工程, 1999(3):22-26.
[16] 袁耀章. 长征三号甲运载火箭三级氢氧发动机系统[J].低温工程, 1998(2):18-21.
[17] 李东, 王珏, 李平岐. “长征”五号:中国新一代运载火箭的旗舰[J].中国航天, 2021(6):11-17.
[18] 顾明初. 液体火箭发动机研制情况的一些回顾[J].导弹与航天运载技术, 1997(5):13-19.
[19] 顾明初. 加快大推力氢氧发动机研制 迎接21世纪[J].导弹与航天运载技术, 2000(1):12-16.
[20] 郑孟伟, 岳文龙, 孙纪国, 等. 我国大推力氢氧发动机发展思考[J].宇航总体技术, 2019, 3(2):12-17.
[21] 孙纪国, 岳文龙. 我国大推力补燃氢氧发动机研究进展[J].上海航天, 2019, 36(6):19-23.
[22] 宋德坤. 重型运载火箭220吨级发动机完成首台工程样机生产:标志着该发动机关深阶段研制工作圆满完成[N].中国航天报,2021-07-30(1).
[23] 周宁,张箭. 大推力补燃循环氢氧发动机变推力系统方案研究综述[C]//中国宇航学会液体火箭推进专业委员会暨中国航天科技集团公司科技委液体及特种推进技术专业组2017年学术年会. 西安:[s.n.],2017.
[24] 周宁.重型补燃循环氢氧发动机变推力系统方案研究[D].北京:中国航天科技集团公司第一研究院,2018.
[25] 周宁,胡程炜,李建. 大推力补燃循环氢氧发动机变推力系统方案研究[C]//首届中国空天推进技术论坛论文集. 北京:中国工程院机械与运载工程学部,2018.
[26] 丁兆波, 孙纪国, 路晓红. 国外典型大推力氢氧发动机推力室技术方案综述[J].导弹与航天运载技术, 2012(4):27-30.
[27] 丁兆波, 李怡. 国外大推力氢氧推力室制造技术现状与趋势[J].航天制造技术, 2012(2):1-4.
[28] 沈文金,黄克松. 国外高压补燃循环发动机氧涡轮泵调研分析[C]//首届中国空天推进技术论坛论文集. 北京:中国工程院机械与运载工程学部,2018.
[29] 丁新玲. 液体火箭发动机制造技术发展现状[J].航天制造技术, 2005(6):13-17.
[30] 杨进慧, 王朝晖, 左安军, 等. 氢氧火炬式电点火器燃烧流动分析[J].导弹与航天运载技术, 2019(3):45-48.
[31] 潘刚,刘红珍,丁兆波.超临界压力下同轴直流式喷嘴燃烧特性数值研究[J].低温工程,2019(S):175-178.
[32] 刘倩,丁兆波,张晋博. 高压补燃氢氧发动机推力室燃烧特性试验研究[J].低温工程,2019(S):162-165.
[33] 王天泰,刘倩,丁兆波. 高压大热流推力室边区混合比冷却换热特性试验研究[J].低温工程,2019(S):171-174.
[34] 丁兆波, 刘倩, 王天泰, 等. 220 t级补燃循环氢氧发动机推力室研制[J].火箭推进, 2021, 47(4):13-21.
DING Z B, LIU Q, WANG T T, et al. Development for thrust chamber of 220 t staged combustion cycle LOX/LH2 engine[J].Journal of Rocket Propulsion, 2021, 47(4):13-21.
[35] 侯亚娟, 毕凯, 董礼, 等. 大推力氢氧发动机铜合金内壁数控加工技术[J].工具技术, 2021, 55(3):72-75.
[36] 邹鹤飞, 李雪飞, 庞伟强, 等. 1Cr18Ni9Ti扩散钎焊接头组织及性能[J].焊接, 2019(12):42-45.
[37] 安阳, 李建, 金志磊. 大推力氢氧发动机双吸液氧泵优化与仿真研究[J].水泵技术, 2020(3):24-28.
[38] 蒋文山,李小芬,黄克松. 大推力液体火箭发动机氢预压泵的研究进展[C]//首届中国空天推进技术论坛论文集. 北京:中国工程院机械与运载工程学部,2018.
[39] 李小芬, 叶小强. 超低温弹簧蓄能密封圈密封性能及试验研究[J].润滑与密封, 2020, 45(11):136-142.
[40] 李小芬, 周芮, 涂霆. 圆周分段式密封动压浮起力数值仿真计算[J].火箭推进, 2019, 45(5):45-51.
LI X F, ZHOU R, TU T. Numerical simulation of opening force for circumferential segmented seal[J].Journal of Rocket Propulsion, 2019, 45(5):45-51.
[41] 郭文君,周炜. 超低温压力补偿式动密封结构研制[C]//首届中国空天推进技术论坛论文集. 北京:中国工程院机械与运载工程学部,2018.
[42] 刘畅,郑孟伟. 窗口式调节阀动态流场特性分析[C]//首届中国空天推进技术论坛论文集. 北京:中国工程院机械与运载工程学部,2018.
[43] 刘畅, 郑孟伟, 郭文君. 某型发动机自反馈调节阀动态仿真分析[J].导弹与航天运载技术, 2020(1):54-59.
[44] 薛薇, 胡慧, 武小平. 大推力氢氧补燃发动机推力闭环控制设计[J].计算机测量与控制, 2019, 27(6):90-94.
[45] 薛薇, 张强, 武小平. 基于ARMA模型的液体火箭发动机实时故障诊断方法研究[J].计算机测量与控制, 2019, 27(9):4-7.
[46] 邓晨, 薛薇, 郑孟伟, 等. 大推力氢氧补燃循环发动机故障仿真[J].计算机测量与控制, 2019, 27(11):48-53.
[47] 邓晨, 薛薇, 郑孟伟, 等. 基于改进ARMA模型的火箭发动机稳态工况过程实时故障诊断方法研究[J].计算机测量与控制, 2020, 28(2):33-38.

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Last Update: 1900-01-01