车学科, 李修乾, 李金龙, 宁永建, 陈庆亚, 陈 川, 王皓田

(1. 航天工程大学, 北京 101416; 2. 太原卫星发射中心, 山西太原 030000)

引 言

姿轨控液体火箭发动机的燃烧效率是决定卫星、 空间站、 深空探测器等各类航天器寿命的关键因素. 但姿轨控液体火箭发动机头部喷注器单元数量一般较少, 燃烧室容积也很受限, 导致推进剂雾化、 掺混性能相对较低, 尤其是发动机处于脉冲工况、 变推力工况下, 雾化、 混合性能更是受到显著影响. 提高喷注过程中射流掺混特性, 将有效增强燃烧效果[1].

喷嘴是发动机中将推进剂喷注到燃烧室的重要部件, 直接影响喷注射流掺混性能, 进而影响发动机点火与燃烧效率. 国内外对喷嘴特性已经开展了大量实验与仿真研究[2-10], 主要集中于雾化特性, 或者燃烧不稳定问题, 对推进剂喷注射流、 掺混性能的关注较少[11]. 喷嘴结构一定时, 对喷注状态进行调节相对困难, 发动机深空复杂条件下点火与燃烧效率降低[12]. 对喷注射流进行控制, 增强射流掺混特性, 使姿轨控液体火箭发动机能够适应复杂环境, 具有现实需求.

射流控制技术分为主动控制技术和被动控制技术. 被动控制是指使用预先加工的机械结构或者控制装置对射流进行恒稳强度的控制, 成本较低, 容易实现; 缺点是控制带宽窄, 附加结构较大[13].

主动流动控制是流动控制领域的热点方向, 对射流边界层、 剪切层施加扰动, 使射流掺混特性发生改变[14], 能改善被动流动控制……