重型火箭发射平台热防护方法探究

针对重型火箭发动机推力大,燃气流热流密度大,作用区域大的特点,通过仿真获得热防护的设计需求,据此提出多种热防护方法,并通过缩比发动机烧蚀试验与实际发射搭载试验进行对比.研究结果表明,合理设计热防护方法可以将发射平台表面温度降低至几十度,实现对发射平台的有效防护.     

某型发射动力系统缩比试验方法研究

某型燃气-蒸汽式导弹发射动力系统工作机理复杂,在工程研制中需要开展大量的缩比试验,亟需研究与该技术相匹配的缩比相似理论。文中通过对该物理和数学模型的分析,提出了缩比模型的相似约束条件,建立了发射筒和导弹上下不同截面的缩比试验方法,解决了缩比与相似约束条件之间的矛盾,可为该型发射动力系统和其他水下缩比试验研究提供参考。     

在缩比垂直发射系统上进行的烧蚀和压力响应的实验研究

用一个１：１６的缩比固体推进剂发射装置，逼真。模拟了全尺寸垂直发射系统（ＶＬＳ）的瞬时压力和材料烧蚀特性的试验。在火箭发动机中测得的瞬时压力曲线，用四阶勒恩－库塔法的分块参数进行了验证。发射装置其它部件上的瞬时压力曲线与火箭发动机内的压力相似。为模拟全尺寸ＶＬＳ的喷管群，用２孔和４孔喷管分别作了试验，以研究喷管构型对压力和烧蚀材料的影响。喷管喉部面积较小，发射持续过程就较短并产生较高的质量流率。这些质量流从火箭发动机流入增压室。对烧蚀材料腐蚀深度的轮廓线的重复试验表明，已被烧蚀的表面比材料还未烧蚀的平整表面有更好的防烧蚀作用。烧蚀材料的烧蚀主要取决于从喷管喷出的质量流率和烧蚀材料的结构。     

长征五号运载火箭活动发射平台燃气流场环境研究

长征五号运载火箭是中国目前运载能力最大的火箭,在火箭发射过程中活动发射平台承受着最严酷的燃气流场环境.为全面掌握活动发射平台在发射环境下受燃气流的烧蚀和冲刷状态,基于长征五号火箭发射燃气动力学仿真预示结果,设计了一种有效的飞行任务搭载测试方法,获得了实际任务火箭发射过程中活动发射平台典型位置的压力、温度、热流密度等热学环境载荷数据,据此提炼出长征五号活动发射平台燃气流载荷的设计边界,证实了活动发射平台目前热防护措施和结构强度设计方案的正确性.     

大型火箭发射喷水降噪技术研究进展

采用喷水降噪技术是控制大型火箭发射燃气流噪声的有效手段。基于国外喷水降噪技术调研及国内喷水降噪技术实践分析,提出大型火箭发射喷水降噪技术应结合发射技术形式,充分提高喷水与燃气的质量流量比例,同时采用分级组合、高位自动喷水方式,其效果取决于喷水降噪技术机理研究。喷水降噪技术机理理论研究已由依托工程化预示向数值预示领域推进,重点发展了有限体积法与有限元法结合的综合预示方法,目前主要在单喷管火箭自由喷流噪声数值预示方面取得进展。喷水降噪技术机理试验研究建立了子样比较丰富的喷流噪声小尺度试验模型,提出了各具特色的喷水降噪试验相似参数及其控制方法,逐步推进了加热空气介质的小尺度喷流试验、模拟推进剂介质的半模型喷流缩试验及全模型喷流缩试验,有效评估了大型火箭发射喷水降噪技术内在机理及降噪效果。     

用滑轨试验热防护材料的烧蚀性能

常用滑轨试验评估材料的烧蚀性能，并为预测导弹结构热防护要求提供设计参数，所提出的试验方法，即可用来确定６种用于外层热防护的备选材料的烧蚀热和烧蚀的温度的关系，根据这些关系可以预估这些材料处于与本试验类似的气动加热环境中的烧蚀性能。     

航天飞机外贮箱热防护系统

在航天飞机发射前和发射过程中,外贮箱热防护系统维护推进剂质量,保持箱体结构温度在设计要求范围内.它由两类基本材料组成:高效、硬质、闭孔泡沫塑料绝热材料和高热容、轻质、粘稠烧蚀材料.在外贮箱不同的部位,设计不同的热防护系统,满足发射航天飞机各种轨道不同的技术要求.     

某简易发射系统设计与发射动力学分析

为提高导弹发射安全性及降低成本,设计一种简易的地面发射系统,用于该导弹研制过程中的发射试验.采用模块化、通用化设计思路,分别对地面发射台架和发射装置进行介绍,基于多体运动学理论方法,建立地面发射系统动力学仿真分析模型,实现导弹倾斜发射,并对发射系统进行发射动力仿真分析.仿真结果表明:该发射系统方案可行,能够满足某型导弹的发射需求.     

水下移动发射平台设计与初步试验

针对弹丸水下移动发射的研究需求,完成了水下移动发射平台的整体设计,重点研究了发射平台的动力拖动技术,初步建立了发射试验系统模型。建立了包含封闭水箱、发射平台等模块的试验系统仿真模型,开展了流体力学仿真分析,获得了发射平台在水下移动过程中的受力情况,为驱动系统牵引动力选型提供了设计依据。最后进行了试验,试验过程中借助高速摄影技术计算了发射平台的牵引速度,验证了该系统设计的可行性及可靠性,为进行水下移动发射相关技术研究提供了参考,对水下多弹发射过程中的空化、多弹干扰技术以及水下弹道控制等方面的研究有重要的意义。     

潜艇水下武器发射后海水喷流噪声数值仿真

为了研究武器发射出管后的海水喷流噪声,将发射管比拟为水下圆管,通过发射装置水下发射过程的3D流场仿真,获取了武器出管后发射管口海水喷流的流场特性,在此基础上采用基于Lighthill声学类比的积分方法对水下圆管自由喷流噪声进行了计算与分析。结果表明,喷流噪声的能量主要集中在100 Hz以下的低频范围内,水下武器发射后的海水喷流噪声源并不是总发射噪声的主要组成。     

双面导流器排导规律研究

利用发射燃气动力学三维仿真手段研究了双面导流器排导燃气的基本规律。仿真研究表明,燃气流经双面导流器呈蝶形排导规律;受双面导流器顶端干扰,燃气流在双面导流器顶端附近形成帽形脱体激波,并在双面导流器顶端形成驼峰效应;同时,由于受双面导流器及射流自身结构影响,在双面导流器腹部形成二次压缩激波和核状流元结构。在仿真研究基础上,开展的燃气喷流试验验证了双面导流器排导规律。     

火箭发射初期双面排导型发射台瞬态承载特性研究

利用发射燃气动力学瞬态数值模拟方法,研究了双面排导型发射台承受的燃气流冲击作用力随时间变化特性.研究表明:双面排导型发射台承受燃气流作用力随着喷管距双面导流器高度的增加而下降;由于燃气射流压力波系呈正负交替变化,使得导流器承载在总体下降中呈脉动变化;同时,由于喷管内压强的不同,导流器承受的燃气流冲击作用力呈现脉动变化或平稳变化趋势.     

边界形状对4股燃气射流扩展稳定性影响的数值模拟

为研究提高整装式液体发射药火炮燃烧稳定性的方法,从充液室结构出发,分析了冷态条件下边界形状对4股燃气射流扩展稳定性的影响。采用高速数字摄像系统,记录了4股燃气射流在5级圆柱渐扩型观察室中扩展过程。在此基础上,建立了气体与液体相互作用的三维非稳态数理模型,模拟了4股燃气射流在5级圆柱渐扩型、圆锥型和圆柱型观察室中扩展过程,获得了射流场三维两相分布图、压力和温度分布图。研究结果表明：4股燃气射流在5级圆柱渐扩型观察室中轴向位移的模拟值与实验结果较吻合;圆柱渐扩型和圆锥型观察室都可以增强燃气射流的径向扩展,有效抑制Taylor空腔与Helmholtz不稳定效应的正反馈机制;圆柱渐扩型由于台阶逐渐诱导作用,近喷孔处温度场无剧烈脉动,射流扩展更加稳定。     

车载导弹发射过程姿态模拟

为研究车载导弹发射过程系统的动态响应和导弹的运动特性,从理论角度分析了发射过程系统的振动特性,并综合分析了导弹运动扰动原理.在对发射系统合理简化的基础上建立了整车刚柔耦合动力学模型,在模型中考虑了抛盖与燃气冲击载荷,进行了完整发射过程的刚柔耦合动力学仿真.所得仿真结果与试验数据相吻合.研究结果表明,所建刚柔耦合动力学模型能够较真实地模拟导弹发射过程,整个系统结构阻尼设计基本合理,能够满足战术要求.     

火箭发射场坪排焰道口射流研究

为了研究火箭发射场坪上排焰道口射流流场的弯曲变化规律,基于亚声速直线射流的理论公式,提出一种横风场中亚声速弯曲射流分析方法。推导了非均匀风场作用下亚声速弯曲射流轴线方程,以及弯曲射流半宽、横截面速度、质量流量和轴线速度的近似公式;在恒定风速横风场条件下采用近似公式和计算流体力学（CFD）两种方法计算不可压缩弯曲射流的轴线和速度分布,基于CFD结果对近似公式的参数进行修正,根据近似公式参数变化分析初始半宽和速度比对射流的影响。结果表明：近似公式可以较准确地描述射流现象;初始半宽的变化对射流形状影响较小;速度比的变化对射流形状具有显著影响;所采用的理论方法在分析发射场坪排焰道口射流时具有可行性。     

基于二氧化碳喷射的导弹热发射新型排导方案设计

针对导流器排导方式在车载导弹热发射过程中具有的烧蚀和架设撤收问题,提出一种利用二氧化碳喷射冲击燃气射流从而降低发射车与导弹表面温度的新型排导方案。以计算流体力学为主要的研究方法,建立三维定常计算模型,分析燃气射流与二氧化碳射流冲击流场的特性,计算并得出：随着下排管道伸入流场长度增加,发射车壁及弹体的温度先降低再升高;随着上排管道与发射车壁夹角减小,发射车壁及弹体的温度逐渐降低;随着上排管道出口到下排管道高度减小,发射车壁及弹体的温度逐渐降低。该方案在喷管出口到地面距离改变后的其他工况中仍有意义,可以为车载导弹热发射降温排导提供可行的全新设计思路。     

超声速气流中多孔逆向射流减阻防热机理研究

为提高高超声速飞行器头部的减阻防热性能,对钝化前缘多孔逆向射流方案进行参数化研究。基于雷诺平均三维可压缩N-S方程,采用SST k-ω湍流模型对流场进行数值仿真,通过与公开文献中的实验数据进行对比,验证了数值方法的可靠性。重点对比分析了有无多孔逆向射流方案下钝化前缘的流场结构,多孔逆向射流的引入使飞行器头部流场发生变化,将飞行器头部前缘的弓形激波向外推移,使前缘展向壁面处于一个连续的低温环境中。结果表明,多孔逆向射流在减阻和热防护方面均能起到良好效果。     

箱装导弹发射动力学分析与测试研究

为保障导弹发射安全,研究某导弹贮运发射箱设计可行性及发射过程中箱弹动力学特性.基于多体动力学理论,建立了发射系统动力学仿真分析模型,并利用Fluent软件建立了贮运发射箱流场分析模型.仿真分析结果表明:贮运发射箱与导弹适配性较好,能够满足导弹发射安全性要求.飞行试验测试结果验证了设计方案及仿真分析结果的有效性.     

基于SRK 的航天测试发射操作人员认知行为分析

为提高航天发射的可靠性,对基于SRK的航天测试发射操作人因可靠性中的关键环节进行分析。针对航天测试发射操作参与系统庞大、人员数量大等特点,建立航天测试发射操作 SRK 认知模型,在动态情景环境下对SRK模型中人员认知行为进行研究,通过实例对航天测试发射操作中人员认知行为进行分析。分析结果表明：该模型能够确定不同情境环境下人员操作认知行为方式,可为人因可靠性定量分析提供参考。     

空间站工程载人火箭测试发射流程优化分析与研究

CZ-2F火箭是中国目前唯一的载人运载火箭,且是唯一在发射场"发射一发备份一发"的火箭.首先介绍了CZ-2F单发火箭的优化流程.在此基础上,提出了空间站后续任务两发CZ-2F火箭在发射场的"串行"和"并行"测试发射流程,并对"串行"和"并行"两种测试发射流程进行了比较.综合"串行"和"并行"测试发射流程的优缺点,提出了...