设计应用

基于机器学习建模的液体火箭发动机喷管内型面优化设计

作者：李晨沛，周晨初，高玉闪，胡海峰
发布日期：2024-03-07
来源：网络安全与数据治理

引言

喷管是液体火箭发动机产生推力的重要部件。推进剂燃烧所产生的高温高压燃气在喷管中迅速膨胀，经由喷管出口排出，产生发动机所需推力。喷管型面的结构将直接影响燃烧所产生的燃气在喷管中的流动情况，进而对发动机的性能产生影响［1-2］。根据液体火箭发动机喷管的结构特点，可将喷管分为收缩段和扩张段两个部分，气流在喷管扩张段处于超声速流动，所以一般情况下，扩张段对喷管的性能和尺寸影响最大，如果扩张段型面设计得不合理，喷管效率就会受到明显的影响。通常设计喷管型面是基于一维分析理论进行型面优化，并利用二维或三维CFD流场分析的方法来进行修正。马国宝等［3］利用一维等熵流的气动力公式、二次抛物线型面的几何关系等，优化得到了比冲最优的液体火箭发动机型面结构。方杰等［4］根据发动机计算公式，利用单级优化算法实现了某型发动机喷管的多学科设计优化。上述方法可有效实现发动机内型面设计，但一维方法不能实现对喷管性能的准确评估。


作者信息：

李晨沛，周晨初，高玉闪，胡海峰

（西安航天动力研究所，陕西西安710100）


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