面向高马赫数固体超燃的液氨冷却特性

段艳娟1，王乐清2，姜俞光2，刘国柱3，杨玉新1，范玮2 （1.西安航天动力技术研究所 固体推进全国重点实验室；2.西北工业大学 动力与能源学院；3.天津大学 化工学院）

摘要： 拟使用液氨作为新型氮基燃料再生冷却剂，考虑超燃冲压发动机真实工作温度和压力参数，建立三维流动传热裂解模型， 分析液氨流动传热特性， 并与传统碳氢燃料进行对比。利用PR 状态方程和Chung 方法，描述液氨和正癸烷的物性参数；基于Lee 蒸发模型，计算冷却剂的相变；基于液氨与正癸烷的简化裂解机理，建立再生冷却通道中流体的流动传热裂解模型。数值研究了不同温度、压力下液氨的流动传热特性；对比分析相同条件下，液氨与碳氢燃料的热沉规律。结果表明液氨传热能力随压力上升而提升，压力由3 MPa 提升至17 MPa 时，平均表面传热系数增幅8.02%；相同质量流量下，以液氨作为冷却剂将大幅提升冷却能力，非裂解区最高壁温降幅度36.3%，裂解区为9.1%。

关键词：氨；碳氢燃料；冷却特性；流动传热；裂解；高马赫数；固体超燃