● 摘要
全流量补燃循环发动机是新一代液体火箭发动机，针对国内外全流量补燃循环发动机的研制进展，本文建立了液体火箭发动机系统设计的仿真模型和多目标优化模型。采用组合优化策略，充分结合枚举、遗传两种算法编制系统仿真优化程序，分析了干扰因素对发动机性能的影响，利用不同设计变量和目标函数对发动机的性能参数进行了优化分析，得到了全局最优解。本文建立的全流量补燃循环发动机系统仿真模型主要包括热力计算模型、能量损失模型、推力室型面设计模型和系统参数平衡模型，仿真模型的建立为系统参数优化奠定了坚实的基础。在系统仿真的基础上建立了运载器质量模型；根据实际需要，建立了相应的主动段弹道微分方程组；结合给定的运载任务，建立了全流量补燃循环发动机优化模型。给出了一定条件下全流量补燃循环发动机实现单级入轨的最优性能参数，为新一代全流量补燃循环发动机的研制奠定了基础，并为其它同类发动机的研制提供了指导。采用Visual C++开发了液体火箭发动机系统仿真优化软件(YFYH)。在界面中可对发动机的结构、性能等参数进行修改，根据用户需求选择相应的设计变量和目标函数，减少了程序调试的麻烦，输入形式简单方便。YFYH软件对于相同结构的液体火箭发动机的仿真优化具有通用性。