液氧甲烷变推力火箭发动机再生冷却特性研究

摘要

为研究液氧甲烷发动机再生冷却亚临界甲烷传热特性及变工况,尤其是低工况条件对再生冷却通道传热特性的影响,基于实验获得了微小通道低温工质相变传热模型,针对5000 N级、推力变比10:1的液氧甲烷膨胀循环变推力发动机方案,开展了亚临界甲烷再生冷却通道设计和传热特性分析。计算结果表明:亚临界条件下,甲烷干度在0~0.6之间为强化传热阶段,0.6~1之间为传热恶化阶段;在30%~100%工况范围内,设计的冷却方案满足推力室热防护需求;当室压为0.45 MPa时,由于低工况下甲烷流量减少导致冷却能力下降,燃气侧最高壁温达到877 K,略高于材料极限壁温。