本报讯(霍萍 记者 王越)近日,哈尔滨工程大学航建学院先进固体动力技术团队的研究成果——《微孔注氦型固-气混合火箭发动机比冲增益机制》,被宇航领域顶级期刊《航空学报》遴选为亮点文章。
据了解,该团队在固体运载火箭动力领域创新提出“注氦型固—气混合火箭发动机”概念,通过在发动机特定位置注入高压氦气,显著提升了发动机的单位冲量,并实现了推力的实时精准调节,从而大幅提高了固体火箭的能效。
“固体动力运载火箭因其响应快、适应性强,在小卫星发射与快速进入空间任务中具备显著优势,已成为世界航天大国竞相发展的关键技术之一。”然而,当前固体动力系统仍面临单位冲量偏低、推力调节不灵活、热能转换效率不高等瓶颈问题。
针对上述挑战,哈工程航建学院先进固体动力技术团队在负责人王革教授带领下,提出在固体火箭发动机头部或喷管收敛段注入高压氦气的创新方案。氦气具有化学惰性强、分子量低、绝热膨胀性能优异等特点,如同为火箭注入一剂“强心剂”,不仅有效提升发动机单位冲量,还实现了推力的实时调控。
团队经过长期攻关,确定了氦气与燃气之间的最优配比。据哈工程航建学院杨泽南副教授介绍,“我们找到了氦气与燃气的‘黄金比例’——1∶4,可使发动机单位冲量提升5.77%。”通过调节氦气注入量,还可实现推力的大范围调节:当氦气注入比例从0增至2∶1时,推力调节范围可达100%至313%。
此外,该技术还利用氦气高效吸收燃气余热并将其转化为动能,显著提高了固体推进剂的能量转换效率,为未来固体运载火箭推力性能的进一步提升提供了重要理论支撑。
据悉,哈尔滨工程大学先进固体动力技术团队隶属于“航行器跨介质技术”工信部重点实验室及“多相流体动力学”兴海团队,长期致力于火箭发动机燃烧流动、燃烧稳定性、先进喷管技术、高超声速推进系统、多物理场耦合等方向的研究,并取得一系列原创性科研成果。