固体火箭发动机弹道异常分析

弹道异常定义为偏离正常预定轨迹的压力偏差,为固体火箭发动机工作中所常见。叙述了确定该异常现象可能起因的方法。对考虑到燃烧室容积和喉道截面积变化的质量和能量平衡关系式进行了推导,以计算与飞行测量或静态试车测得的压力数据相对应的燃面随时间的变化。结果表明,弹道异常引起的燃烧室温度变化可忽略不计。还讨论了推进剂空穴、裂纹、脱粘和高燃速率包块的特征燃面特性。为描述经喷管喉道排出块状物引起的异常,对动量守恒关系式作了推导。为具体说明文中的一般分析方法,作为例子介绍了惰性上面级发动机(IUS)和大力神T34—D固体火箭助推器。     

固体火箭发动机装药的计算机辅助初步设计

为了快速进行固体火箭发动机装药的初步设计,确定相应的安全系数,开发了一种自动操作的计算机软件,名为M.I.D.A.P. 目前,这一领域的软件,业已开发了三个分支,并已用于星形装药,管槽形装药和轴对称形装药的设计。软件为模块化的,计算逐步进行,以便对参数进行研究,给出最优性能。实际应用表明,初步设计可在一天内完成,且精度高。在VAX/11/750机上,所有各模块,每启动一次,需机时不到5分钟。软件还可扩充到其他药型,如翼柱形,端面燃烧型等的设计。一种专家系统正在开发中,不久即将问世。     

基于证据理论的固体火箭发动机不确定性设计

飞行器设计过程中客观存在许多不确定性,包括参数的随机不确定性和可认知不确定性,证据理论可以对上述两类参数不确定性进行建模,得到系统响应概率的不确定性区间并进行飞行器不确定性设计.基于证据理论进行了固体火箭发动机壳体不确定性设计,得到更加合理的设计结果和可靠性概率的不确定性区间,为发动机设计提供了更多的设计依据.     

固体火箭发动机药柱的结构动态可靠度分析

采用Monte Carlo粘弹性随机有限无法，分析了药柱的结构动态可靠度，针对固体火箭发动机药柱材料近似不可压缩和直接Monte Carlo法效率较低的问题，基于Herrmann粘弹性有限元，采用拉丁超立方（LHS）技术进行随机抽样以提高计算的精度和收敛速度．考虑药柱材料参数的随机性，引入极小化变换方法，计算了固体火箭发动机药柱结构的动态可靠度．算例表明该方法精度高、通用性强，适于工程应用。     

固体火箭发动机点火失效分析及改进

采用故障树分析的方法,结合发动机设计和试验情况,针对固体火箭发动机尾部点火失效机理进行了分析,根据分析结果提出了解决方案．通过试验验证表明,改进后固体火箭发动机的点火性能有了进一步的提高．     

固体火箭发动机药柱概率贮存寿命预估

基于粘弹性随机有限元法和固体推进剂高温加速老化试验,提出了固体火箭发动机（SRM）药柱概率贮存寿命预估模型。对老化试验数据进行统计分析得到了固体推进剂性能参数数字特征随贮存时间的变化规律,采用三维粘弹性响应面随机有限元法（SFEM）计算了药柱结构响应的均值和标准差,分析了某SRM药柱在不同贮存期的结构可靠度,并对其进行了概率贮存寿命预估。所提方法可为固体发动机研制和使用部门提供参考。     

基于MC-RSM的固体发动机药柱可靠性分析

随着人们对随机变量认识的深入和计算能力的提高,已形成了用于处理随机变量的结构可靠度设计与分析的方法与标准。针对固体火箭发动机药柱材料性能、载荷环境、几何尺寸等参数不确定性的影响,提出一种结合蒙特卡罗与响应面法计算随机载荷下固体发动机药柱可靠性的方法。通过建立固体发动机推进剂药柱的极限状态方程,采用响应平面法和蒙特卡洛模拟随机载荷和固体推进剂药柱初始强度来获取推进剂药柱的可靠度。该方法能有效地计算贮存、飞行等环境条件下固体推进剂药柱的结构可靠性。     

战术固体火箭发动机点火冲击试验研究

在满足固体火箭发动机总体设计和推进剂设计一定的条件下,为了找出点火过程中导致冲击过载的影响因素,进行了若干不同状态的点火冲击试验研究,并进行了点火冲击过载频谱分析。试验研究结果表明:在点火具状态不变的情况下,点火压强随着点火药量的增大而增大;在点火药量较少、黑火药粒度较小的情况下,有利于减小点火冲击过载。     

利用嵌金属丝药柱调节固体火箭发动机推力的计算研究

提出一种组合应用嵌金属丝药柱和引入负热流的方法实现火箭发动机推力调节的技术方案,即通过在金属丝暴露在燃气部分加入负热流改变沿金属丝燃速来改变发动机工作压力,实现对推力的调节。可行性研究的初步计算结果表明,该方案能够在一定范围内实现对火箭发动机工作特性的调节,推力大小随负热流密度的增加而减小;从加入负热流密度到推力重新稳定有一段滞后时间,滞后时间随负热流密度的增加而上升。方案的优点是控制系统结构简单,控制箱不需工作在高温条件下。     

固化降温过程中固体火箭发动机药柱温度场应力场分析

固化降温过程是固体火箭发动机装药制造过程中的一个重要环节,固化降温过程中各界面热应力的产生将直接影响装药性能,为此建立了装药数学模型和物理模型。基于粘弹性积分型本构关系,应用有限元分析软件,数值模拟固体火箭发动机装药的固化降温过程,得到固体推进剂在固化降温过程中应力、应变的变化规律。仿真结果对分析装药固化降温过程中的结构完整性有很好的参考价值。     

固体发动机药柱低温点火开裂失效的跨尺度分析

为了准确预测推进剂装药在低温点火过程中是否发生开裂,提出了一种全局-局部单向收缩耦合的跨尺度分析方法。针对高能硝酸酯增塑聚醚（NEPE）推进剂,开展低温中应变率单轴拉伸试验,获取了推进剂的典型失效模式。结果表明,基于发展的推进剂非线性粘弹性本构模型,实现了固体发动机药柱低温点火的宏观结构分析,获取了推进剂药柱结构危险点的位置;同时建立了考虑颗粒与基体界面脱湿和颗粒断裂的细观颗粒填充模型,进一步将宏观结构分析结果作用于相应的细观代表性体积单元（RVE）上。最后,建立推进剂细观失效准则,表明在低温点火条件下药柱结构完整性满足要求。收缩跨尺度分析方法可作为预测药柱在低温点火过程中开裂行为的有效手段。     

基于FTA的某发动机点火延迟分析

介绍了基于故障树分析法(FTA)进行的某固体火箭发动机低温下点火延迟故障的分析过程。通过对发动机故障试验曲线的分析,得出了点火发动机点火延迟造成主发动机点火延迟的结果,列出了点火发动机点火延迟的故障树,并通过分析及试验对故障树所列因素进行了排查,找到了有可能引起该故障的原因,提出改进措施,改进后的点火发动机能满足使用要求。     

固体火箭推进剂的模拟低温点火冲击试验加载方法研究

固体火箭推进剂低温下点火瞬间高速加载的耦合作用可能会导致推进剂结构发生破坏,针对此问题,利用推进剂中止熄火的原理,设计了一种中止压力可控模拟点火冲击试验装置,以点火药燃烧产生的燃气对推进剂进行模拟点火冲击。点火压力根据药室容积和点火药量之间的计算公式确定,中止压力通过爆破片破片压力控制。通过对点火冲击过程的压力与时间和升压速率与时间关系曲线分析,得知点火压力和点火方式对点火药燃气的升压速率影响较大。多次重复试验表明：该加载方法中止压力可控,压力偏差<±5%;弱点火时升压速率为2 000 MPa/s,强点火时升压速率达到5 000 MPa/s, 高于通常发动机点火的升压速率;可作为固体火箭推进剂模拟低温点火冲击的研究手段。     

固体火箭发动机点火过程内弹道计算

探讨了固体火箭发动机点火瞬态一维非定常内弹道模型,综合考虑侵蚀燃烧、加质、摩擦、压力升高速率等因素对内弹道性能的影响,建立控制方程组并采用隐式差分方法结合特征线法求解,应用VC＋＋．NET面向对象技术编制计算机软件。数值算例表明：软件可以进行较为精确的计算并分析发动机点火内弹道影响因素对性能的影响。为发动机内弹道性能计算及火箭发动机工程设计提供了一套更实用的工具。     

横向过载对固体火箭发动机推进剂点火建压过程的影响

大过载下固体火箭燃烧与流动状态的剧烈变化会导致内弹道出现异常,严重时可能会引起发动机点火失败。为研究横向过载时点火内弹道特性,建立囊括流场惯性过载效应、过载燃烧效应和侵蚀燃烧效应的点火模型。对不同横向过载下燃烧室压力和侵蚀与过载效应燃速增速占比进行计算,并给出了推进剂火焰传播速度与升压速率的关系。结果表明：正向过载下压力峰值增加,负向过载下压力峰值降低;正向过载下,推进剂前段主要由过载效应影响,后段主要由侵蚀效应影响;正向过载加剧下游侵蚀效应,而负向过载对推进剂的燃烧起削弱作用,但程度较弱、持续时间较短;火焰传播速度峰值时刻、推进剂表面首次全部点燃时刻和升压速率峰值点时刻几乎一致,工程上可以用实验中获得的升压速率分析推进剂表面燃烧状况。