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液体火箭的POGO振动研究

本文通过实际的大型液体火箭的POGO振动研究,阐明了POGO振动的基本的理论分析方法和试验技术,以及需采取的防POGO振动的措施。本文还以我国的一枚大型液  (本文共9页) 阅读全文>>

沈阳航空航天大学
沈阳航空航天大学

基于稳定性理论的液体火箭POGO振动特性研究

大型液体火箭在发射飞行过程中,随着液体燃料介质地不断消耗,剩余的燃料会在火箭管路部分发生剧烈地振动。液体燃料介质在火箭泵系统的振动会降低火箭纵向壳体的振动频率,进而会使火箭液路频率与壳体频率相接近达到共振。这种流固耦合现象称之为液体火箭POGO振动。液体火箭POGO振动不仅会使危害火箭所携带设备性能,而且还会对宇航员的生命健康造成危害。本文主要研究内容:首先,本文以质量守恒定律、动量守恒定律和牛顿第二定律为理论基础,建立了液体火箭POGO振动的非线性动力学模型。其方法是:将液体火箭液路部分分为贮存箱,管路,泵系统,蓄压器,燃烧室等主要部分,并且根据其各自特点分别运用以上理论进行建模。最终通过三通,波纹管等连接器将各个部分的模型组合成整个液路系统的模型。由于火箭在飞行过程中,其燃烧室对火箭壳体的脉冲力最大,其他各部件对其脉冲力较小,在不失模型的精准性的前提下,可以将其忽略。液路系统的振动通过火箭的燃烧室传递给壳体,壳体反过来再次将...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

液体火箭姿控与Pogo大回路耦合系统稳定性研究

随着液体运载火箭的结构尺寸逐渐增大,箭体的结构模态一方面呈现出低频模态密集分布的特点,另一方面导致模态的空间化分布的特点更加明显和突出。因此,推进系统的液路脉动既可能与结构纵向模态耦合,也可能与横向和扭转模态耦合。而箭体结构弹性振动则会对姿控系统的稳定产生不可忽略的影响,推进系统与结构系统的耦合可能会进一步导致箭体的姿态运动、结构弹性振动和推进系统的液路脉动构成的大回路存在相互耦合,进而影响姿控系统的稳定性。因此,研究大型液体火箭推进系统、结构系统和姿控系统之间的耦合机理,并分析其稳定性是非常有必要的。为此,本文研究了如下具体问题:研究了系统的阻尼比等参数对Pogo振动稳定性的影响机理,指出了临界阻尼比法的局限性。推进系统以单推进剂-单发动机模型,利用Hurwitz稳定性判据导出Pogo振动稳定的充分必要条件。根据临界耦合强度法研究了阻尼比等参数对Pogo振动稳定性的影响机理,发现了增大阻尼比(结构阻尼比或推进系统阻尼比)与Po...  (本文共180页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

液体火箭POGO振动系统的动力学行为研究

液体火箭构造非常复杂,其内部装有大量的推进剂流体,在发射过程中,飞行速度从零增加到每秒几千米,经历不同的环境,常常伴随着复杂的动力学现象。随着液体推进剂的消耗,当液体火箭的推进系统和结构纵向振动系统发生耦合时,液体火箭就会发生不稳定的POGO振动。POGO振动会产生火箭的敏感元件与仪器设备以及宇航员所不能接受的振动环境,同时,增加了推进系统流体脉动对发动机系统的工作过程带来很多不利的影响。因此,研究液体火箭POGO振动系统的力学和物理机理,掌握物理参数对POGO振动系统动力学行为的影响规律是非常必要的。为此,本文具体研究内容如下:基于液体火箭推进系统各个单元的构造特点以及流体扰动特性,采用流体质量守恒、动量守恒和能量守恒定律,建立了液体火箭推进系统各个单元的流体扰动的动力学模型。考虑推进系统各个单元的耦合条件,建立液体火箭推进系统的动力学模型。利用离散傅里叶变换法,分析了发动机泵的非线性特性对液体火箭推进系统频率和响应的影响。采...  (本文共131页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

液体火箭的纵向耦合振动(POGO)研究

POGO振动是大型液体火箭飞行过程中遇到的一个不容忽视的低频振动问题,属于流固耦合动力学研究范畴。典型的POGO现象是一种由大型液体火箭的结构纵向振动与推进剂管路系统(简称推进系统)相互作用而产生的不稳定的闭环自激振动。POGO振动使得火箭的振动环境恶化,对于结构系统,可能造成箭上敏感元件及仪器设备受损或结构超限;对于推进系统,所伴随的推进系统压力和流量脉动可以产生各种有害效应,降低推进系统的性能,甚至造成事故的发生;对于载人航天,还会使航天员遭受到超出人体承受能力的振动。因此,能否抑制POGO振动已成为当代航天运载器的重要设计条件之一,也是人类能否进入宇航飞行的前提之一。本文从形成机理、结构系统建模、推进系统建模、稳定性分析和贮气型蓄压器设计等方面系统的研究了POGO振动及其预防措施。首先通过一个自由-自由的两质量块-弹簧-阻尼系统阐明了POGO振动形成的机理。紧接着,针对POGO振动的特性,将航天运载器分为两个系统:结构系统...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

《强度与环境》2008年05期
强度与环境

北京强度环境研究所完成CZ-2F火箭POGO振动研究

在载人航天的运载火箭第五次飞行中,宇航员报告在一级火箭飞行末秒产生比较强烈的振动。北京强度环境研究所承担了该问题的研究工作。课题组根据飞行振动、输送管路脉动压力的遥测数据分析,认为...  (本文共1页) 阅读全文>>