丘比特无源光纤设备说明书,丘比特无源光纤用户接入设备设置

首页 > 机动车 > 作者:YD1662023-12-09 06:45:01

红石发动机采用平面喷油盘和三重喷注模式(两个酒精射流冲击一个液氧射流),燃料和氧化剂环形交替喷射。为了保证燃烧时的高温不至熔毁喷注盘,喷注单元经过精心设计,使推进剂混合-燃烧的着火面距离喷注盘和喷管保持一定距离。

A-6/7火箭实现的一大进步是采用了平面喷注盘,且成功避免了燃烧不稳定性。

自此,平面喷注盘被广泛用到火箭发动机中。

3,隔板平面喷注盘

60年代初,一个更加雄心勃勃的航天计划出炉,伴随这个计划诞生了一系列的技术革新,其中之一就是大推力液氧煤油火箭发动机。

而这个计划,就是广为人知的“阿波罗”登月计划。

要建造土星五这样,一次发射就相当于让一艘驱逐舰飞上天的巨无霸,就需要在单位时间内燃烧掉更多的推进剂以产生更大的推力。

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土星五火箭F-1发动机并非无源之水,其起源最早可以追溯到50年代洛克达因公司研制的几种发动机,其中主要有E-1、宇宙神MA-2以及丘比特所用的H-1。在H-1的基础上,F-1进行了设计(放大)。

随着F-1发动机设计尺寸的增大,包括喷注盘在内的所有元件都要放大,这时那个围绕发动机的“幽灵”再次出现——燃烧不稳定性(这句话出自冯布劳恩,那是1962年的6月,在刚刚成功进行静态试车后的整一个月后,燃烧不稳定的问题直接干废一台F-1发动机,冯布劳恩对此评价说 "This problem assumed new proportions.")。

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在1959年1月到1960年5月对F-1初始设计方案所做的44次试验中,发生了20次燃烧不稳定性。这与基于当时的实验和理论工作所做的预测完全不同,当时较差的仪器更是无法提供有用的新信息。试验中,振荡使喷注面严重烧蚀或烧穿,这表明燃烧过程中存在较大的横向(径向)振动。

今天看来,不稳定性可以分为线性不稳定性和非线性不稳定性,然而在当时还没有这些概念,当时的文献当中,系统自发的不稳定性和线性不稳定性用“自激”在指代,而对不稳定扰动演化发展到一定阶段或线性稳定系统在足够大的扰动下产生的动态不稳定性研究极少,后者就是非线性不稳定性。

非线性问题,是令各个基础研究领域至今都很头疼的。究其根源还得说到微积分上。微积分是现代科学的根本,而它是建立在“线性”的基础上的:“极限”概念是微积分的基石,但是求极限的过程事实上是一个线性处理的过程。

你说了这么多,线性稳定和非线性稳定到底对火箭发动机燃烧有什么作用呢?

作用可大了去了。

推进剂从喷注盘上的喷注孔以射流形式喷出,受到涡轮泵功率、射流相互作用以及气蚀、湍流效应的影响而产生微小扰动。这种扰动在扰动源看来十分微小,甚至小到可以忽略掉。这些小扰动还会相互作用产生更小的扰动 ,以线性观点来看,由小扰动产生的更小扰动更应该被忽略掉,然而事实上,随着流动中能量的传递,射流上游的小扰动在射流下游燃烧区被急速放大,出现了非线性不稳定。

非线性研究的重点,就在于小扰动产生的小小扰动在流动下游的演化情况。到了第三篇,我们将讲到“模”这个概念,并从扰动聊到湍流。

对于一个系统而言,如果只有最开始的扰动存在,那么工程师面对的数学问题就是有限维的加减法,而一旦将扰动的“子子孙孙”考虑进去,那么他们面临的将是无限维的。数学告诉我们,一旦碰到无限维,很多在有限维空间看似正常的事情都将变得鬼祟起来。

按照当时的话讲,在不稳定扰动演化到一定阶段后就出现了动态不稳定性。给人直观的感受就是强烈的横向声学振颤。

什么是横向声学振颤?

我们得从一只蜡烛说起。

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点燃的蜡烛随着说话的声波或走路带起的空气振动而抖动,这是最简单的横向(燃烧)振动。

在火箭发动机中,燃烧室火焰横向振动就是下图这样子的,喷注盘喷射的推进剂受到声压力波振动进而横向摆动(实际是与轴向振动相互耦合的),进而导致燃烧振动。

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