推力室高度特性

1、专题YF-20推力室高度特性的研究作者陈志远学号12151175院（系）名称宇航学院 宇航推进系火箭发动机原理大作业 推力室基本性能计算2015年4月12日11目录理论方法3公式推导4程序设计5原始数据7结果与分析8参考文献11理论方法因为质量流率守恒，由出口和喉部面积比确定q()，然后利用c语言编制程序，利用二分法或者枚举法即可反解出速度因数 。如此一来，可得气动函数 =PePc 的值。查资料，得到海拔高度和大气压强的近似函数关系式Pa(h)。利用for循环，将原始数据和以上求出的数据代入推力系数的公式，求出0-80km高度上的推力系数，代入推力公式即可求出推力。同样，将特征速度c*与推力系

2、数一起代入比冲的计算式，得到每一高度上的比冲。考虑到c语言画图功能的局限性，画出的图像只能用星号等散点组成，不美观也不直接，故将数据导出，放入Excel中画出推力和比冲的高度特性曲线。公式推导由连续方程Kp*T*Acr=Kp*qeT*Ae可得q=AtAe=k+121k-1(1-k-1k+12)1k-1用程序反求出e，代入e=PePc=(1-k-1k+12)kk-1得到PePc.查资料得到大气压与海拔的近似函数关系为：Pa=P0e-h7924将以上各式代入推力系数公式：CF=2kk-11-pepck-1k+AeAtpepc-papc然后再将推力系数CF代入比冲的计算式Is=c*CF即可得到相应的

3、比冲.程序设计#include <stdio.h>#include "math.h"/预设常数double Pc=6.98E6,ea=12.69,Dt=278E-3,m=263.87,R=380,Tc=3200;float k=1.15;/大气压强Pa/double Pa(int h)float p,p0=1.01325e5;p=1.01325E5*pow(2.71828,0.0-h/7924.0);return p;/gama函数/double gama(float k)double temp;temp=sqrt(k)*pow(2.0/(k+1.0),(k+1

4、.0)/(2*k-2.0);return temp;/由q(lbt)反求lbt（）double q2lbt(double q)double q0;double j;for (j=1.000;j<=2.659;j=j+0.001)q0=pow(k+1.0)/2.0,1.0/(k-1.0)*j*pow(1.0-(k-1.0)*j*j/(k+1.0),1.0/(k-1.0);if (q0<q) break;return j;/main函数void main()double Cf,cstar,F81,Is81,lbt,pp; /pp是Pe/Pcint h,i;lbt=q2lbt(1.0/e

5、a);pp=pow(1-(k-1)*lbt*lbt/(k+1),k/(k-1);cstar=sqrt(R*Tc)/gama(k);printf("h F Isn"); /数据记录+输出for (h=1000; h<=80000; h=h+1000)Cf=gama(k)*sqrt(2*k/(k-1)*(1-pow(pp,(k-1)/k)+ea*(pp-Pa(h)/Pc);Fh/1000=Cf*Pc*0.25*3.14159*Dt*Dt;Ish/1000=Cf*cstar;printf("%-5d%-15f%-15fn",h/1000,Fh/1000,

6、Ish/1000);system("pause");原始数据燃烧室压力=6.98MPa, 喷管面积比=12.69, 喷管喉部直径=278mm, 推进剂质量流量=263.87kg/s,燃烧温度= 3200K, 燃气比热比=1.15, 燃气气体常数=380J/kg.K.结果与分析l 数据H/kmF/kNIs/ms-1H/kmF/kNIs/ms-11696.86512840.0541765.21713118.6172705.02132873.29142765.26953118.833712.21052902.5943765.31573119.0184718.54742928.41

7、644765.35643119.1845724.13292951.1845765.39223119.3316729.05632971.24546765.42393119.4597733.39592988.93147765.45173119.5738737.2213004.5248765.47633119.6739740.59263018.26149765.4983119.76110743.56453030.37250765.5173119.83911746.1843041.04851765.53393119.90812748.4933050.45852765.54873119.96813750

8、.52823058.75353765.56183120.02114752.32213066.06454765.57333120.06815753.90333072.50855765.58343120.1116755.29713078.18856765.59243120.14617756.52563083.19557765.60033120.17818757.60843087.60858765.60723120.20719758.56293091.49859765.61343120.23220759.40423094.92760765.61883120.25421760.14583097.949

9、61765.62353120.27322760.79943100.61362765.62773120.2923761.37563102.96163765.63143120.30524761.88343105.0364765.63473120.31925762.3313106.85565765.63763120.3326762.72563108.46366765.64013120.34127763.07343109.8867765.64233120.3528763.37993111.12968765.64433120.35829763.65013112.23169765.6463120.3653

10、0763.88833113.20170765.64763120.37131764.09823114.05771765.64893120.37732764.28333114.81172765.65013120.38133764.44643115.47673765.65123120.38634764.59013116.06274765.65213120.38935764.71683116.57875765.65293120.39336764.82853117.03376765.65363120.39637764.9273117.43477765.65423120.39838765.01383117

11、.78878765.65483120.40139765.09033118.179765.65533120.40340765.15773118.37580765.65573120.404l 推力特性曲线随着飞行高度的增加，YF-20的推力从696kN变化到765kN，推力随高度不断增加，最后趋于稳定。根据发动机推力公式：F=mue+(Pe-Pa)Ae随着飞行高度的增加，大气压Pa随之下降，所以推力F随Pa的下降而增加。同时由于在我查到的公式中，大气压和高度是负指数的关系，因而Pa的下降速度随高度的增加而减慢，因此推力曲线最后趋于平缓。若火箭完全脱离大气层，则达到最大推力Fmax=mue+PeAel 比冲特性曲线随着飞行高度从海平面到80km，YF-20的比冲从2840 m/s 增加到3120 m/s. 从比冲的计算式Is=c*CF 其中c*=RTf(k)可