题目：小推力液体火箭发动机系统参数优化设计研究

小推力液体火箭发动机已广泛应用于各类航天器的轨道和姿态控制中，对其进行静态特性研究可用于分析参数变化对系统工作性能的影响。对小推力液体火箭发动机系统的质量优化可以增加航天器的有效载荷和延长使用寿命。本文建立了小推力液体火箭发动机系统的静态数学模型，对一双组元统一推进系统进行了静态性能仿真研究，分析了参数变化对系统性能的影响。计算了在两组发动机同时工作时，不同工作状态下发动机的性能变化。远地点发动机真空推力的最大偏差为3.3%，姿控发动机真空推力的最大偏差为50.1%。在只有姿控发动机工作的情况下，姿控发动机的燃烧室压力、真空推力和燃料贮箱增压压力随着氧化剂贮箱增压压力的下降基本线性下降。分析了对真空比冲和真空推力影响较大的内部干扰因素。采用应力分析法建立了小推力液体火箭发动机系统各部件的质量模型。采用统计回归法建立了电磁阀质量的通用计算模型，拟合得到了小推力液体火箭发动机电磁阀的质量计算公式。选择两组发动机的燃烧室压力和喷管扩张比为设计变量，采用遗传算法优化得到了系统的最小质量及相应的设计变量值。当以系统总质量为目标函数时，进化终止时的最优个体的系统总质量减小了1.7%。当以系统干质量为目标函数时，进化终止时的最优个体的系统干质量减小了19.5%。以系统总质量为目标函数得到的最优燃烧室压强和喷管扩张比均有较大地增加。本文所做的小推力液体火箭发动机系统静态仿真、质量优化等工作对同类系统的工作状态分析预估、参数优化和减轻质量具有一定的工程参考意义。