宇航火工分离装置爆炸分离数值模拟

为了了解火工分离装置结构动态响应特性,借助于非线性有限元程序ANSYS/LS-DYNA中的ALE算法,对宇航线式火工分离装置在条形凝聚态炸药接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行了数值模拟,描述了爆轰物质的流动以及金属圆柱壳的破口形状、塑性区域随时间增加的变化情况,得出了冲击加速度与爆炸中心距离为近似线性关系.结果表明ALE算法能很好地模拟宇航线式火工分离装置爆炸分离时流体与固体相互耦合的问题,并预测材料在爆轰波冲击下的非线性动态响应.     

航天产品的爆炸冲击环境技术综述

对航天产品的爆炸冲击环境技术的发展趋势及技术成果进行了概述,简要归纳了爆炸冲击的环境特点、破坏机理及其防护措施、环境测量技术及模拟试验技术、环境预示技术及试验条件的制定技术等方面的研究成果及技术现状.还结合我国航天工程的发展要求和技术现状,为相关技术发展提出了建议.     

火工切割装置的爆炸分离数值模拟

运用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,数值模拟了火工切割装置在雷管装药爆炸载荷作用下爆轰驱动切刀运动,进而切断金属杆的非线性瞬态动力学过程。通过对数值模拟的结果进行分析,得到了雷管装药爆轰波的传播过程、切刀运动以及金属杆切割过程的3D模拟结果;利用LS-PREPOST软件得到了火工切割装置应力及应变分布、切刀冲击加速度和速度、金属杆变形和损伤的时间历程曲线。将数值模拟结果和试验结果进行比较,结果显示所建立的模型很好地模拟了火工切割装置的工作过程。     

中小型航天器爆炸螺栓解锁冲击响应特性

爆炸螺栓在中小型航天器分离中有着广泛应用,在解锁过程中会产生高频、强瞬态冲击波,对航天器内部搭载设备形成冲击,因此爆炸螺栓解锁引起的航天器冲击响应是航天工程中必须考虑的问题.基于有限元分析软件Abaqus,采用耦合欧拉-拉格朗日算法建立爆炸螺栓三维流体与固体耦合模型,对爆炸过程进行计算.通过爆炸过程的计算结果,分析螺栓解锁过程中的冲击响应特性,并与试验数据对比验证爆炸螺栓模型的有效性.结果表明,爆炸螺栓解锁可分为爆炸和撞击两个过程,撞击过程产生的冲击响应较爆炸过程更剧烈,其加速度谱峰值约为爆炸过程的3倍.     

降低火工解锁螺栓分离冲击的技术研究

为了使火工解锁螺栓在分离过程中产生的分离冲击降到最小,对一种典型的火工解锁螺栓工作原理进行分析,确定了影响分离冲击的关键因素为分离部件的质量和起爆器装药量;并通过结构尺寸优化和起爆器装药小量化两种技术途径,分别使分离部件的质量从83g减小到17g,起爆器装药量从45mg减小到35mg.极限承载力与分离冲击试验结果表明:...     

级间分离装置地面爆炸分离试验冲击数据分析方法比较研究

为了获取级间分离装置地面爆炸分离试验高量级冲击数据的特征,以某火箭一二级分离装置为例,设计搭建了试验测试方案和测试系统.针对冲击数据出现的零漂问题,利用最小二乘法和小波分析分别进行了处理,并对典型测点冲击响应谱数据进行了归纳分析.结果表明:在整个时域历程中,以最小二乘法对原始数据进行去趋势项处理,能在一定程度上减轻原始数据零漂所引起的冲击响应谱低频数据过大的现象,而小波分析则可以较好地解决冲击响应谱低频数据过大的问题.从所有测点的冲击响应谱有效数据可以看出,各测点冲击响应谱数据变化趋势一致,法向冲击响应谱最大,切向冲击响应谱最小,轴向冲击响应谱介于两者之间,分析结果对获得箭体关键部位的冲击环境条件具有重要参考意义.     

低冲击火工驱动装置性能仿真研究

介绍了一种利用液体阻尼效应降低冲击的低冲击火工驱动装置,利用内弹道理论和流体动力学相关知识分析其工作原理,建立了数学模型;通过仿真分析的方法,得到了低冲击火工驱动装置性能参数随时间变化的可视化结果,确定了低冲击的主要控制参数。同时,进行了性能验证试验,试验结果与仿真结果基本—致。本研究为同类产品的设计提供了重要的参考依据。     

火工分离装置的深水分离模拟试验装置设计

根据液压系统中蓄能器的设计原理,提出了水下火工分离装置的模拟分离试验方法,通过对试验装置的参数进行计算,设计出能够模拟大深度下水压的试验装置.采用该装置完成了验证试验,结果满足技术要求,为同类模拟试验装置的设计提供了参考.     

爆炸载荷作用下玻璃钢防护结构破坏分析

对航天器分离装置的爆炸作用过程进行了数值模拟研究和试验验证。探讨了玻璃钢防护结构动态力学性能测试和本构参数标定方法,并对玻璃钢防护结构的破坏作用过程进行了分析。分析结果表明,在爆炸载荷作用下拉伸破坏和剪切强度破坏是玻璃钢防护结构破坏的主要形式。     

基于节流和泄压结构的新型火工分离装置

通过分析某型号火箭弹在研制过程中出现的分离故障,对火工分离装置的结构进行了改进设计.研究设置了新型节流和泄压结构.验证试验结果表明,新型火工分离装置将点火压强峰值下降65%,并实现了点火压强峰值的精确控制,满足了分离速度和冲击过载的指标要求,并且型号应用成功.通过调节节流泄压参数,该改进设计可以满足不同火箭弹弹射分离要求.     

火工烟火装置裕度研究与设计方法综述

介绍了美国NASA航天用火工烟火装胃设计和研究时所使用的功能裕度设计方法，该方法以能量量纲定义了机械作功类火工烟火装置的功能裕度，以特征变量概率分布曲线的相对位置来研究和计算装置的作用可靠性。介绍了国内火工品加一耳吲苈法等相关工作，分析了裕度研究中存在的问题，提出了需要进一步开展的工作。     

烟火药在定容条件下的爆燃p-t曲线仿真

通用的非线性显式动力学软件没有适用于模拟火工作动装置内烟火药作用过程的数学模型,导致动力学仿真只能采用多软件联合仿真。为简化仿真流程,采用MSC.Dytran软件新增的爆燃状态方程模拟烟火药在定容条件下的压力-时间历程(p-t曲线)。为验证仿真方法的适用性和准确性,进行了燃速较慢的炭黑/硝酸钾和燃速较快的铝/高氯酸钾两种烟火药的仿真和试验。对比分析了仿真结果与密闭爆发器试验结果在压力上升到半峰值(0.5pm)和到达压力全峰值(pm)两个时刻的时间差以及pm的相对误差。结果表明,炭黑/硝酸钾压力上升到0.5pm时,仿真结果和试验结果的时间差为0.03 ms,到达pm时的时间差为0.3 ms,pm的相对误差为7.4%～10%;与此相对应,铝/高氯酸钾在这两个压力点处的时间差分别为0.02 ms和0.1 ms,pm的相对误差在4%～6.3%。说明使用MSC.Dytran中的爆燃状态方程进行烟火药的p-t曲线仿真具有较好的准确性和适用性。     

烟火自动控制的新进展

由烟火自控元件组成的烟火自动控制系统，是烟火学发展的最新成就，在航天技术、化工生产自动化、安全生产、消防技术中大有发展前途。常用于烟火自动系统的烟火自动元件包括：起动型元件、传递型元件、时间编程元件、信号转换型、逻辑型和执行型元件。用于装填上述烟火自动元件的烟火剂也应有相应的特性；文中给出一种在化工过程中应用烟火自动控制系统的实例。     

一种烟火型反鱼雷用声纳诱饵剂技术

根据烟火药的脉动燃烧效应提出了采用烟火药作为反鱼雷声纳诱饵的设想，并详细论述了烟火型反鱼雷诱饵技术与现役反鱼雷软杀伤技术相比存在的优势，分析了烟火药的脉动燃烧及声纳诱饵的原理，提出了该诱饵剂研制需解决的关键技术。     

脉冲推力器用烟火型装药燃烧性能研究

采用光纤测速方法,研究了脉冲推力器用烟火型装药药剂配比和装药密度对燃速的影响。通过密闭爆发器,测试了药剂的燃速压强指数。结果表明,不同配比的药剂虽然初期燃速不同,但后期燃速趋于相同;随着装药密度增大,燃速先增加、后减少;在装药密度1.45 g/cm³时燃速最高,可达到800 m/s. 在所测试压强范围内,烟火型药剂的压强指数为0.736 4,说明该烟火型装药药剂在一定压强范围内可稳定工作,能够实现脉冲推力要求。     

高冲击下加速度计需测频率上限研究

为了使爆炸、金属碰撞等高冲击环境中使用的加速度计不会发生谐振,应使其谐振频率足够高,如Endevco公司设计的MEMS硅基压阻式加速度计(7270A-200K)的谐振频率可达1.2 MHz(幅值可达20万G);然而在这些强动载荷作用下,由于这种加速度计的阻尼很低,超量程和加速度计敏感元件的破坏仍时有发生;鉴于高G值冲击测量中输入信号的频率上限常常在100 kHz以上,研究加速度计测量结果的频率响应,从不同方面进行论证给出加速度计需要测量的频率上限,研究结果对开发更可靠的MEMS加速度计具有重要意义。     

材料冲击韧性值对火工装置结构完整性的影响

以一个典型的火工装置壳体破裂为例,通过对其进行宏观检查、断口宏观微观分析、硬度测试、能谱分析和对强度、冲击载荷进行理论计算校核,得到该壳体的断裂模式为脆性断裂,主要与该部位受冲击载荷有关,表明材料冲击韧性值对火工装置的结构完整性有着重要影响,低温工况尤为明显,在设计时应充分考虑。     

航天火工分离装置捕获结构性能仿真及优化研究

为避免航天火工分离装置在分离过程中产生对箭（弹）体有害的分离多余物,需要设计相应的多余物捕获装置（以下简称捕获器）。国内外对捕获器结构设计方面的理论研究较少,传统的设计普遍依赖于试验研究。以狭小空间下爆炸螺栓捕获器为研究对象,在显式动力学理论基础上,对捕获器的工作过程进行了仿真分析,定量分析了关键几何尺寸对捕获效果的影响,提出一种优化的捕获器结构,为中国新一代运载火箭捕获器的研制和选型提供依据。     

Al2O3模板法制备TiO2薄膜

在钛盐溶液中,采用交流电沉积方法,在铝阳极氧化膜表面制备TiO2薄膜.利用光学显微镜和紫外-可见光谱分析了该复合薄膜的表面形貌以及对紫外可见光的吸收,并通过紫外光照下甲基橙的光催化降解反应分析了薄膜的光催化活性,研究表明铝阳极氧化膜的制备时间与扩孔时间对光催化活性有一定影响,并期待应用于火工品中.     

红外烟火剂研究概况

介绍了国外红外烟火剂的应用概况，对红外烟火剂的常用组分、制备工艺及影响红外辐射强度的因素进行了分析。