装药缺陷对固体火箭发动机内弹道性能的影响

采用仿真计算分析方法研究了管状推进剂装药缺陷的宽度、深度以及包覆层脱粘等因素对固体火箭发动机内弹道性能的影响规律。结果表明,随着固体推进剂装药裂纹深度与宽度比的增加,燃烧室内压强和裂纹出口气流速度也增加。管状药柱包覆层前端轴向脱粘可使燃面-肉厚曲线的斜率增加,装药的压强指数增大,最终可能造成燃烧室压力过高而解体爆炸。     

遗传算法在固体火箭总体优化设计中的应用

在综合考虑固体火箭发动机内弹道性能和火箭外弹道性能的情况下,融 内外弹道仿真分析为一体,系统分析了发动机装药,燃烧室和喷管设计参数对发动机性能及全弹性能的影响。通过建立火箭质量模型,气动 算模型,外弹道模型和内弹道模型,在满足总体设计指标的前提下,以起飞质量最小为目标函数,将遗传算法应用于固体火箭总体一体化优化中,完成4个变量的寻优计算,获得满意结果。     

药柱参数对燃烧室内弹道的影响规律研究

为了完善鱼雷动力系统燃烧室药柱选型和参数匹配设计体系,以某型热动力鱼雷采用的燃烧室药柱为对象,建立了药柱燃烧方程,在仿真试验基础上结合性能验证试验,获得了不同药柱参数对内弹道特性的影响规律:在引燃药参数中,燃速压力指数对燃烧室峰值时间和峰值压力的影响最大;在主药柱参数中,燃速压力指数对燃烧室峰值压力、燃烧室内压稳定值和药柱燃烧时间的影响最大,主药柱初始外半径对燃烧室峰值时间的影响最大。试验结果表明,建立的模型和研究结果满足工程研制需要,可为燃烧室药柱的设计和优化提供理论依据,为燃烧室内弹道特性预估提供技术支撑。     

野战火箭在管内点燃时的高低压发射器内弹道研究

试验证明,利用高低压无后座力发射器发射野战火箭、并使发动机在管内点燃可以提高火箭的密集度。本文建立了火箭发动机在管内点燃情况下,串联结构的高低压无后座力发射器的内弹道方程,并对试验弹进行了数值计算。本文还讨论了低压室容积、发动机点火位置及高压室前后喷孔面积比等参数对内弹道的影响。计算与试验的结果得到了很好的吻合。     

固体发动机贮存条件下内弹道性能研究

通过对影响固体发动机贮存老化内弹道性能的相关参数进行定性和定量分析。得到燃烧室平均压强、质量流量、推力等最大影响因子;应用所建模型进行了参数辨识。基于参数辨识,采用一维非定常模型对高能固体推进剂贮存条件下发动机内弹道性能进行了预示,并与试验结果进行了比较分析,计算表明所建模型合理,方法有效。     

固体火箭发动机通用内弹道计算方法

本文应用固体火箭发动机原理与准一元流动理论,在现有的内弹道方程基础上,建立了能对长尾管结构、多元推进剂组合装药及多元推进剂组合装药长尾管结构的单室固体火箭发动机内弹道进行计算的通用方程组,导出了平衡压力计算的通用公式。文中对多元推进剂装药长尾管结构发动机进行了实例计算,计算结果与实验结果符合得较好。     

可控推力发动机非稳态数值模拟

对带有喉栓的可控推力固体火箭发动机进行了变几何构形的非稳态数值模拟.控制方程为非稳态轴对称N-S方程,采用标准k-ε湍流模型,应用FLUENT软件动态网格算法.结果显示喉栓能够有效改变发动机燃烧室压力和推力,满足发动机推力控制要求.得到了燃烧室压力、推力和喉栓受轴向力变化的基本规律,为带喉栓固体火箭发动机的设计和性能预报提供依据.     

固体火箭发动机瞬态内流场数值仿真

利用FLUENT的用户自定义函数定义固体推进剂燃面的边界移动和燃面的质量添加,考虑压力和流速对侵蚀效应的影响,对内孔燃烧固体火箭发动机的瞬态内流场进行了研究。采用标准kε湍流模型,隐式耦合算法计算了喷管和燃烧室一体化内流场。得到了内弹道各参数随时间变化和空间分布情况、装药动态燃烧过程,以及侵蚀效应对发动机燃烧室压力分布和固体火箭发动机工作过程的影响。     

喷嘴型面对膏体火箭内弹道的影响

为研究燃面变化对膏体火箭发动机内弹道调节精度的影响,根据膏体火箭发动机的工作原理,分别推导了直圆管喷嘴和锥形扩张喷嘴型面下的膏体推进剂燃面方程,建立了膏体火箭发动机零维内弹道模型,分析了喷嘴型面对发动机内弹道性能的影响,并进行了直圆管喷嘴发动机试验.结果表明,直圆管喷嘴下计算的点火时间比试验结果短,但平衡时间及平衡压强与试验结果基本吻合,喷嘴型面变化对发动机平衡时间影响很大.     

固体火箭发动机燃烧室声场特性分析方法研究

为研究固体火箭发动机声不稳定燃烧特性,建立了燃烧室内声学特性分析的物理数学模型,推导了小振幅声波三维波动方程,采用有限体积离散方法进行仿真,得到圆柱型、四片翼柱形和五片翼柱型药柱三种燃烧室形状声学振动基本模态.     

基于混合粒子群优化算法的火箭弹内弹道优化设计

针对无控火箭弹的内弹道优化问题,以增加射程为目标,在发动机总冲恒定的约束条件下,分别建立了固体火箭发动机单室单推模式和单室双推模式的内弹道数学模型和优化模型,采用改进的混合粒子群优化算法,对固体火箭发动机的内弹道特性进行优化设计,求得了全局最优解。仿真结果表明,提出的混合粒子群优化算法具有较好的全局寻优能力和鲁棒性,是解决固体火箭发动机内弹道优化问题的有效方法; 设计的优化策略将某型122 mm无控火箭弹的最远射程提高了3.75%～4.45%,仿真结果对无控火箭弹的总体设计具有一定的理论指导意义。     

固体复合推进剂火箭发动机侵蚀界限参数的预测方法与应用

为从理论上寻求固体火箭发动机侵蚀界限参数的预示方法,以改进的勒努尔-罗比拉德侵蚀公式(L-R公式)为基础,发展了一种能够预测固体复合推进剂发动机侵蚀界限参数(包括界限流速和界限燃通比)的理论方法。一维内弹道和零维内弹道的实例验证表明,该方法获取的界限流速和界限燃通比具有较高的预示精度,满足工程计算要求。这对于侵蚀燃烧理论研究和固体火箭发动机侵蚀燃烧的实验研究,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。该方法仅适用于过氯酸铵(AP)复合推进剂,其他推进剂能否适用还需要进一步研究。     

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。     

旋转固体火箭发动机内弹道数值模拟

系统地总结了旋转固体火箭发动机内弹道数值模拟方面的某些成果，其中包括含铝丁羟推进剂燃速敏感性预示和星孔形及“锥－柱”形装药发动机内弹道预示，可供发动机设计和装药配方设计参考。     

双燃速固体火箭发动机零维两相内弹道方程及其工程算法

基于国内现有的单燃速固体火箭发动机热力学参数计算部级标准,文中推导了理论上比较严格、形式上尽可能简单的双燃速固体发动机零维两相内弹道方程,其中包括一种新形式的能量方程,以及简单可行的计算点火上升段和拖尾段比冲和特征速度的方法.作为示例,计算了"长二丙"运载火箭上面级固体发动机的内弹道,结果表明文中方法的预示精度满足工程要求.     

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。     

固体火箭发动机自动化参数设计软件模型与实现

分析了固体火箭发动机自动化设计的数学模型和设计过程,以及设计参数与图形生成模块的数据传递,并以某续航发动机设计为例,完成了发动机自动化参数设计的软件编制.通过使用该软件对续航发动机的设计和一些方案的论证,可知其使用方便,把设计者从繁复的计算中解放出来,大大提高了设计效率.     

横向过载下气-粒两相流对固体火箭发动机点火过程影响

固体火箭高速自旋诱发的过载环境会引起燃烧室内流动、传热和燃烧耦合关系的改变,致使发动机点火特性区别于常规点火,对点火可靠性和弹体安全产生潜在威胁。为了研究过载下固体火箭发动机点火过程特性,建立耦合颗粒惯性过载场、颗粒碰撞推进剂增强传热、推进剂侵蚀/过载耦合燃烧、流场惯性过载场效应的综合点火模型。对不同横向过载方向、大小以及颗粒粒径下点火过程进行计算,给出了动态气-粒分布特征,分析了颗粒粒径与过载大小对点火峰值压力p_max、点火滞后时间ξ₁、火焰传播时间ξ₂和火焰填充时间ξ₃的影响规律。研究结果表明：点火过程中过载方向引发气-粒分布规律存在明显差异,进而影响推进剂传热与内弹道在时域的缩短规律;相同过载环境下,粒径减小,点火滞后时间ξ₁和火焰传播时间ξ₂缩短,而对火焰填充时间ξ₃的影响基本可以忽略;在大长径比发动机中,点火颗粒粒径不变,点火延迟时间ξ随过载增加而缩短。     

固体火箭发动机一维两相内弹道研究

针对目前工程上所采用的固体火箭发动机内弹道模型过于简单(如零维模型、单一气相模型等)和两相内弹道模型难以统一的问题,构造了适用于固体火箭发动机复杂装药条件下统一的一维两相内弹道计算模型,推导了不同类型边界条件、收敛准则、凝相质量等物理模型,采用理论方法计算凝相粒子直径的变化.利用上述模型对某远程火箭发动机进行了内弹道计算与分析,计算结果与实验数据吻合良好,表明该两相内弹道模型可以有效地降低纯气相模型引起的理论与实际之间的模型偏差,有利于提高固体推进剂火箭发动机内弹道的预示精度.