空空导弹多脉冲固体火箭发动机能量分配优化研究

针对多脉冲固体火箭发动机在空空导弹上的应用,以扩大空空导弹的不可逃逸攻击距离作为主要优化目标,同时考虑导弹的最远射程和末端速度,借用遗传优化算法,对双脉冲和三脉冲发动机的综合性能参数进行了优化,得到了导弹综合性能最优的发动机能量分配方案,为空空导弹多脉冲发动机的设计提供了理论依据。     

光纤制导导弹的多脉冲固体火箭发动机

光纤制导导弹以低速低空飞行为特征。一般飞行时间为2min或更长。因而给设计低成本的主级推进装置带来一些困难。推进这些导弹的节省能量的方法就是使用助推—滑翔交替的多脉冲火箭发动机。由于助推时间仅占总飞行时间的一个很小的百分数,所以推进装置的信号特征低,特别是使用无烟双基推进剂时。对于射程大于15km的导弹,将需要4个助推阶段,每段燃烧时间约为2s。可以把火箭发动机设计成由4个单个的推进剂药柱、点火器和隔网组成的整体药柱。这种单块式的设计共进行了8次静态试验,其中包括一次安全试验。有4次试验是4脉冲全程序,每次脉冲时间间隔为30s,均已成功。这种紧凑的整体式设计提供了多种用途,而不仅仅只限于光纤制导导弹。     

基于非支配排序遗传算法的振动主动控制优化方法

非支配排序遗传算法是一种基于Pareto前沿的低计算需求、有精英策略、约束处理简单的多目标优化算法。该算法能够搜索到Pareto解集,由专家根据具体要求进行客观的筛选,根据各个目标函数不同的加权进行合理选择最优解,满足了不同研究目的对同一系统的不同要求,这是单目标优化算法不可比拟的。以结构振动系统的结构振动能量和系统控制能量作为多目标优化函数,建立了振动主动控制系统的控制增益以及传感器和作动器位置、数量和长度的多目标优化配置数学模型,首次利用非支配排序遗传算法作为优化策略,并以悬臂梁作为算例,进行了仿真实验,验证了该方法的有效性和可行性。     

超声波实时测量技术在固体火箭发动机中的应用

利用超声波对固体推进剂燃速进行实时测量是先进的燃速测量方法之一。针对超声波技术在固体火箭发动机试车中的应用,对典型固体火箭发动机材料进行测试研究,获得了发动机材料的超声波信号特征。将超声波探头直接安装在发动机壳体外侧部位,测量了固体推进剂在常压燃烧时的厚度变化。针对动态燃速测试,提出了超声波数据处理方法,对固体装药在常压燃烧下的回波进行处理,获得了装药的厚度变化过程和燃速,并分析了燃面附近温度分布对燃速测量的影响。结果表明：用超声波测量金属壳体固体发动机的燃速必须在壳体上开窗使超声波透过壳体和绝热层界面,而对复合材料壳体发动机可将超声波探头直接安装在壳体外侧;燃烧引起的装药表面温度变化对测量的影响可以忽略;该数据处理方法可以有效获得装药厚度变化。     

固体火箭发动机特型喷管的型面设计

为了提高发动机的推力,采用双圆弧法设计了固体发动机的特型喷管,利用自动优化平台,集成了参数化建模和喷管流场数值模拟,以发动机推力为优化目标,运用模拟自适应退火算法和序列二次规划算法组合优化策略对喷管内型面进行了气动优化,利用Gambit内部函数解决了参数空间配对问题.优化后,喷管的能量转化率得到了提高,推力提高了3.07%.此方法可用于喷管的实际设计中.     

点火过程对小型固体火箭发动机内弹道影响

为了研究某小型固体火箭发动机点火过程对内弹道性能的影响,建立包含点火过程的小型固体火箭发动机的内弹道数值研究模型和试验验证方案,对点火药量为1.0 g、0.8 g、0.6 g和0.4 g的发动机进行了内弹道数值研究,试验研究了点火药量为1.0 g和0.8 g两种情况,数值计算结果与试验结果基本一致。研究结果表明:小型固体火箭发动机由于燃烧室体积小,点火过程对内弹道影响明显;点火药量越大,点火药装填密度越大,引起压力峰值越大,稳定工作时间越短;经验估算得到的1.0 g点火药量产生了过高的压力,是稳定压力的三倍,0.8 g的点火药量能够满足点火可靠性和总体设计要求,产生最大压力为27.08 MPa,稳定工作时长159 ms,建议该小型火箭发动机的点火药量为0.8 g。     

固体火箭发动机衬层固化状态超声波实时监测方法

为了正确判定衬层“半固化”状态,更好地控制发动机质量,采用了超声纵波反射技术和激光测厚技术实时监测衬层固化反应过程,并针对衬层固化温度和普通超声探头工作环境要求设计了衬层固化过程超声实时监测系统,根据衬层厚度、纵波传播速度、声衰减系数的变化对衬层固化状态进行表征。监测结果表明,随着衬层固化反应的进行,衬层厚度和声衰减系数逐渐减小,纵波传播速度逐渐增大,完整反应了衬层固化状态的变化,能够判定衬层的“半固化”状态。     

固体火箭发动机装药缺陷原因分析及无损检测方法的研究

分析了固体火箭发动机的装药缺陷及其产生原因,阐述了装药缺陷对固体发动机可靠稳定工作的影响与危害,进而强调了对装药进行无损检测的重要性和必要性;随即介绍了装药无损检测技术的现状,列举比较了几种常规检测方法,为固体火箭发动机无损检测领域的应用研究提供了借鉴与参考.     

基于网络理论的固伴火箭发动机纤维缠绕壳体优化设计

基于网络理论按爆破压强设计的纤维缠绕壳体基本方程,在结构、工艺等约束条件下,选取不同纤维材料,以壳体质量为目标,利用线性多步法和复合形法,优化设计纵向层平面缠绕、圆筒部分在环向缠绕的固体发动机纤维壳体的材料密度、纤维拉伸强度、缠绕角和极孔半径,并给出算例。计算表明,比强度是影响纤维壳体质量的最重要因素。     

多目标优化的多品种维修器材分配问题研究

为了更好地满足部队维修器材需求,优化需求数量超过供应中心库存数的多品种维修器材分配整合供应问题,建立了保障重点、兼顾公平、效用最大的多目标优化模型。提出了采用灰色关联度方法对多目标进行处理,将多目标转化为单目标问题,并将之内嵌到改进遗传算法中。实例验证表明,该算法最优适应度值及平均适应度值可分别降低31.538 5%和37.371 1%,验证了该模型能有效减少器材分配失衡,提高器材供应效率。     

固体火箭发动机工作效能的层次分析法

在固体火箭发动机工作效能分析的基础上，利用解释结构模型建立固体火箭发动机工作效能的多层递阶模型，并运用系统工程的层次分析法分析计算得出固体火箭发动机工作效能诸要素的综合重要度，为固体火箭发动机的设计、工作效能的提高和今后的研究方向提供参考。     

固体火箭发动机在水下航行体上应用的理论分析

建立了固体火箭发动机在水下航行体上应用的数学模型，利用现有的中能推进剂，计算和评估了相关的性能参数，分析了水下应用的特点，并对固体火箭发动机在水下高速航行器中应用的可行性进行了探索，得到了相关的结论。     

固体火箭发动机试验数据分析

为揭示固体火箭发动机试验数据隐藏的规律,提出了在R统计语言环境下开展试验数据分析的新方法。该方法以数理统计理论为基础,首先对试验数据进行通用处理如变换、滤波等,然后再进行内弹道仿真、参数辨识等专业领域分析。为验证方法的有效性,设计开发了相应的数据处理系统。该系统采用模型化图形输入交互操作方式,文末以一发发动机试验实测数据进行分析,仿真其内弹道性能,验证了本方法的直观性、准确性和有效性。     

某型号发动机可燃点火器的设计

以某型号发动机为背景,设计了一种可燃点火器,由可燃发火管、可燃壳体、点火药、堵头等组成。经过模拟点火试验和发动机地面静止试验,证实该点火器能够满足发动机的技术指标要求。     

Research on Instantaneous Thrust Measurement for Attitude-control Solid Rocket Motor

In order to measure the instantaneous thrust of a certain attitude-control solid rocket motor, based on the analysis of the measurement principles, the difference between the instantaneous thrust and steady thrust measurements is pointed out. According to the measurement characteristics, a dynamic digital filter compensation method is presented. Combined the identification-modeling, dynamic compensation and simulation, the system＇s dynamic mathematic model is established. And then, a compensation digital filter is also designed. Thus, the dynamic response of the system is improved and the instantaneous thrust measurement can be implemented. The measurement results for the rocket motor show that the digital filter compensation is effective in the instantaneous thrust measurement.     

少烟推进剂在空空导弹发动机上的应用

采用Ф130 mm试验发动机进行GAP推进剂、N-15A推进剂、少烟丁羟推进剂研究,获得了高温、低温、常温和较大压强范围内的工作特性。对丁羟推进剂进行了尾烟信号特征研究,获得了红外、可见光透射率和红外辐射数据。针对研究中存在的问题,结合空空导弹发动机的使用要求,提出了进一步研究的建议。     

大过载下固体火箭发动机工作过程仿真的数学模型

研究了Euler-Lagrangian两相方法模拟导弹大过载条件下固体火箭发动机三维两相内流场的动态过程的数学模型和计算方法,给出了所采用的过载作用下推进剂燃烧特性和有限速率化学反应模型,采用插值算法快速获取燃烧产物的平衡成分和输运参数,使用八叉树覆盖算法描述非平行层推移燃面的瞬时边界。