数字图像处理技术在火焰测试中的应用

开发了基于VC .NET的红外图像识别系统。应用该系统对固体推进剂发动机排气羽焰图像进行了数字图像处理,得到了排气羽焰的亮度分布,实现了固体推进剂发动机排气羽焰的分析与参数识别。处理结果表明,该系统达到了对固体推进剂发动机排气羽焰图像总体分析与参数识别的目的,为固体推进剂发动机排气羽焰的分析与参数识别提供了一种全新的方法。     

固体推进剂排气羽流特征信号分类

描述了固体推进剂排气羽流特征信号的定义.借鉴北约烟雾分类方法和美国国防部弹药危险分级分类方法的思路及其编号方法, 提出了将固体推进剂按标准实验条件进行测试.从火箭发动机排气羽流烟雾信号和火焰辐射信号两部分组合分类的方法, 编制分类代码.该分类方法对低特征信号推进剂研究及建立羽流特征信号分类标准有一定参考价值.     

固体火箭发动机羽焰温度流场测试研究

讨论固体火箭发动机羽焰温度场的特点及测试方法,简要论述了热电偶法的缺点,重点论述红外测温法测试发动机羽焰温度场的可行性及关键技术问题的解决方法。文中针对红外测温法的难点问题,明确提出了发动机羽焰发射率的测试方法及羽焰三维温度场重构的方法,并指出红外测温技术是羽焰测温的发展趋势之一。     

空气超音速火焰喷枪速度场和温度场的数值仿真

在对固体火箭发动机喷管内流场数值仿真模型改进的基础上,成功地对超音速火焰喷枪气流及喷嘴加速管内粒子的速度场和温度场进行了数值仿真,其结果揭示了超音速喷涂焰流速度场和温度场的变化规律.根据数值仿真结果分析了喷枪结构参数(喷嘴、加速管)及粉末粒度对两相流场的影响,即对不同参数数值重复仿真计算,从而对改善喷涂粉末的加速和加热性能具有重要意义.     

无喷管固体火箭发动机内弹道计算

给出了一种无喷管固体火箭发动机内弹道计算方法,利用此算法就无喷管固体火箭发动机结构和装药等参数对性能的影响状况进行了分析,并得出结论:装药形式、结构尺寸、固体推进剂的燃烧规律与试验温度都对无喷管固体火箭发动机内弹道性能有影响。     

不同火焰环境下固体火箭发动机烤燃特性数值模拟

为了研究固体火箭发动机意外遇到火焰环境时的热安全性问题,以高氯酸铵/端羟基聚丁二烯（AP/HTPB）复合固体推进剂为装填对象,针对某种小型固体火箭发动机建立了二维烤燃简化模型。分别对800 K、1 000 K、 1 200 K火焰环境下固体火箭发动机的烤燃特性进行了数值模拟。计算结果表明,3种火焰环境下,AP/HTPB最初着火位置均发生在靠近喷管的药柱外壁一环形区域内;随着火焰温度的提高,着火延迟期快速缩短,着火温度逐渐增大;绝热层的绝热作用随着火焰温度的增大而增强;复合固体推进剂中AP首先发生缓慢分解时的温度随火焰温度的提高而增大。     

火箭发动机排气羽流特征信号预示技术研究综述

阐述了火箭发动机排气羽流特征信号预示技术方面的研究动态,针对当前研究现状,对进一步的排气羽流特征信号理论预估研究工作提出了建议。     

固体火箭尾焰雷达散射截面数值计算

固体火箭含铝复合推进剂含有较多的碱金属杂质,铝与碱金属在推进剂的燃烧过程中发生电离,燃气中存在较多的自由电子,经喷管喷出,形成等离子体尾焰,严重干扰测控信号与箭体之间的信号传输,以4种工况的固体火箭发动机尾焰流场计算结果为基础,建立了尾焰等离子体模型,使用矩量法计算当测控信号电磁波频率小于尾焰等离子体振荡频率时,对应4种工况的火箭雷达散射截面,分析了固体火箭尾焰对不同频率测控信号的干扰影响。结果表明:尾焰的存在增加了目标雷达散射截面,干扰了测控信号的有效传输;随着测控信号电磁波频率的增加,干扰作用减小;随着Al2O3含量增加,干扰作用增加;高空环境相比地面环境,干扰作用减小。     

无喷管发动机性能优化分析

为优化无喷管固体火箭发动机的设计资源,文中围绕装药参数对无喷管固体火箭发动机性能的影响展开分析与计算。计算结果表明:装药能量、装药燃烧特性、装药结构参数对无喷管固体火箭发动机性能有不同的影响,无喷管发动机设计中采用高能装药、高燃速装药、优化装药结构、合适的装药燃速压强指数、两种燃速装药串联对于无喷管发动机性能的提高有利。     

超音速火焰喷涂燃烧室燃气成分与温度的计算

在液体火箭发动机原理的基础上,建立了超音速火焰喷涂燃气成分与温度的计算方法,对KY-HVO(A)F多功能超音速火焰喷涂系统进行了计算,得到了不同混合分数下燃气成分与温度的变化规律。在此基础上进行了喷枪内外燃气流场分析,结果表明,燃气温度分布、速度分布与实际焰流有较好的一致性。在喷枪出口处,HVOF与HVAF两种状态下燃气都得到了超音速,不同的参数比可以调节焰流温度与速度,实现了HVOF与HVAF之间的连续可调。     

偏二甲肼/四氧化二氮火箭发动机尾焰流场特性三维仿真研究

以偏二甲肼/四氧化二氮（UDMH/NTO）火箭发动机为研究对象,采用κ-ε湍流模型,运用PISO算法分别对发动机内流-场和尾焰流场进行三维仿真。采用相同方法计算液氢/液氧（LH2/LOX）火箭发动机尾焰,仿真结果和试验结果吻合得较好,证明了计算模型的正确性与有效性;同时对比分析了UDMH/NTO发动机与LH2/LOX发动机尾焰流场特性。结果表明,两者具有相似的温度和马赫数变化趋势,但是UDMH/NTO发动机尾焰核心区温度相对较低,而LH2/LOX发动机尾焰将更快衰减至亚声速射流。     

固体火箭发动机羽烟流场的数值模拟

在抛物化假定基础上，从固体火箭发动机无烟、少焰研究需要出发出发，对喷管的内、外流场进行了数值模拟，考虑了化学平衡流和气／固两相流两种状态。在喷管内流场的计算中，用系数矩阵分裂方法对流场进行数值模拟。不论是内流场，还是喷流流场，燃烧产物的平衡组分都用布林克莱法进行求解，粒子运动参数都用特征线法进行求解。其中部分计算结果同实验及他人计算结果进行了对比，两者吻合良好。     

带燃气舵的固体火箭发动机尾流仿真

燃气舵的扰动使得固体火箭发动机高度欠膨胀的尾流场显得更加复杂。文中采用数值仿真计算的方法对比研究了不同高度下相同自由来流马赫数时的带燃气舵发动机尾流场的特性。得到存在燃气舵扰动时固体火箭发动机高度欠膨胀尾流场的轴向截面呈十字状;并且随着高度的增加尾流场膨胀程度增加,温度边界向外扩展;同时得到尾流场的长度约为200倍的发动机喷管出口直径。     

基于ICT图像配准技术的固体火箭发动机装药缺陷诊断

针对人眼观察固体火箭发动机ICT图像容易误判及遗漏缺陷的问题,采用ICT图像配准技术,将待检固体火箭发动机的ICT图像与无缺陷标准ICT图像配准对比,以便突出固体火箭发动机装药缺陷。改进了基于归一化互信息量为配准测度的配准方法,在配准测度中添加进了ICT图像像素之间的位置信息,以增强配准算法的精度和鲁棒性。实验结果证明,提出的方法可以精确的完成图像的自动配准并可使缺陷部位灰度对比更加显著,便于捕捉缺陷。     

某型导弹助推器潜入式喷管失效机理分析

针对某型导弹助推器喷管地面试车时出现喷管烧穿飞出的问题,采用故障树分析法,对喷管失效原因进行逐项分析,结合喷管热结构仿真计算获得的等效应力大小与状态,探讨了喷管的失效原因.结果表明:喷管内部绝热套脱粘使其在工作时产生较大的应力,造成绝热套局部热防护失效,影响喷管与燃烧室之间的密封,最终导致穿火.     

动态燃速辨识及其实验发动机设计

提出了用参数辨识和一台动态燃速实验发动机确定推进剂动态燃速的方法，用该方法对气象探测火箭固体推进剂燃速特性进行了实验测定和计算，该方法有效降低了实验成本和周期，可推广应用于其它类型发动机的研制。     

基于金字塔算法的绝热层超声粘接图像的融合

针对固体火箭发动机绝热层粘接的超声检测C扫描图像,提出了利用金字塔算法融合降低噪声的方法,讨论了融合的步骤与规则,并将其用于实际检测的粘接图像,实验表明采用所提出的方法可以提高粘接检测图像的信噪比。     

固体火箭发动机粘接界面参数识别与损伤破坏数值模拟

为了研究固体火箭发动机粘接界面的损伤破坏过程,按照QJ2038.1A-2004制作了固体火箭发动机矩形粘接试件,对粘接试件进行了单向拉伸试验,获得了粘接试件的损伤破坏模式。根据粘接试件损伤破坏特点,建立了粘接试件的有限元数值模型,采用基于分步反演与Hooke-Jevees优化算法结合的反演方法,准确地获取了推进剂/衬层/绝热层界面混合模式下双线型内聚力模型的相关参数,将其应用于粘接试件拉伸试验损伤破坏过程的数值模拟中。研究结果表明:粘接试件主要的破坏形式为推进剂/衬层/绝热层界面处的脱粘;提出的反演识别方法能够较好地获取固体火箭发动机的界面相关参数,拉伸速度为2 mm·min^-1时,固体火箭发动机粘接界面的初始模量、最大粘接强度、断裂能分别为0.86 MPa、0.63 MPa、3.13 kJ·m^-2;推进剂/衬层/绝热层界面的损伤导致粘接试件的应力随应变增加的速率减慢,人工脱粘层尖端处界面的起裂,并且沿试件中央扩展,最终贯穿粘接试件是粘接试件主要损伤破坏模式。     

利用火焰弯曲理论预测复合推进剂侵蚀函数的方法与应用

固体火箭推进剂的侵蚀函数目前还没有方便而有效的手段(无论理论方法还是实验手段)来获取,火焰弯曲理论能较好地揭示固体复合推进剂侵蚀燃烧现象,以此为基础,建立了火焰弯曲理论侵蚀函数方程,进一步求解得到随燃气流速变化的侵蚀函数。通过实例验证,该获取侵蚀函数的方法及获取的侵蚀函数具有较高的预示精度,满足工程计算要求,对于研究固体推进剂的侵蚀燃烧理论、获取固体火箭发动机侵蚀函数,以及提高固体火箭发动机内弹道预示精度,均具有重要的实际应用意义,该方法仅适用于AP复合推进剂。