老化对丁羟推进剂燃速性能影响的试验研究

试验研究了贮存老化对HTPB复合固体推进剂燃速性能影响。分别采用自然老化和加速老化的试验方法,对HTPB推进剂在贮存过程中燃速的变化规律进行了对照分析。自然老化采用库房中贮存的方坯,加速老化采用热加速老化方法,燃速测定为水下声发射方法。试验结果表明,HTPB推进剂在贮存过程中燃速有随时间下降趋势,但变化不明显。自然老化与加速老化结论比较一致,具有可比性,这初步表明加速老化试验可以用于推算HTPB推进剂的燃速老化性能,所获得结论可以为固体火箭发动机进一步寿命评估作参考。分析了老化过程引起燃速性能变化的2种机理:化学老化引起的推进剂组分分解和物理老化引起的裂纹和空洞。前者使燃速产生减小的趋势,后者使燃速有增加的趋势,但总体而言,化学老化是主要的,老化的长期效应是燃速略有减小。     

HTPB推进剂装药发动机立式贮存结构响应分析

为了获得固体发动机在立式贮存条件下药柱的结构响应特性,针对HTPB复合固体推进剂开展了不同应力水平下的蠕变试验,并拟合了蠕变本构模型。采用建立的推进剂蠕变本构模型对某发动机开展了立式贮存条件下的结构响应分析,获得了贮存过程中发动机药柱应力应变变化规律。针对该发动机设计开展了为期2周的立式贮存试验,测试获得了贮存过程中药柱前后端面的下沉位移变化,并与仿真结果进行了对比。结果表明,建立的推进剂蠕变本构模型可以较好地模拟药柱立贮过程中的蠕变响应,贮存过程中前人工脱黏层根部位置处为药柱的结构薄弱位置,立式贮存1年后其药柱底部端面轴向下沉位移约为1.38 mm。     

固体火箭发动机三维药柱燃烧仿真的新方法

研究和开发了一种新的固体火箭发动机复杂三维药柱内腔燃烧推移和燃面计算的仿真方法和程序，该程序大大扩展了固体火箭发动机的设计能力，较国内现有的同类程序有明显改进．用户利用它可简捷地构造出药柱的初始形状，并获得设计所需的几何参数，根据这些计算结果进行再设计，直至达到满意的结果为止．文中也讨论了这一方法的优势与不足．     

某些非金属材料在端燃药柱固体推进剂火箭发动机中的应用与试验分析

直径300毫米的固体推进剂火箭发动机采用了复合推进剂端燃药柱。有效燃烧时间42秒,推力720公斤。为保证发动机可靠地工作,发动机采用了大量的非金属材料用于壳体及喷管的热防护、药柱的包覆和发动机装配的密封。多次发动机点火试验证明这些料材的性能良好,结构设计合理,工艺措施可靠,符合设计要求。本文论述了这些非金属材料部件的设计思想,结构特点、性能、点火试验结果以及主要技术问题。     

改性双基推进剂热老化燃烧性能试验研究与寿命预估

采用密闭性燃烧器法对老化后的改性双基推进剂测定了燃烧性能,利用获得的燃速随老化时间变化的曲线计算了其贮存寿命,并与用中定剂法计算的贮存寿命进行了比较,两者吻合较好,说明推进剂燃速老化试验较真实地反映了改性双基推进剂的老化性质。     

固体火箭发动机药柱超声缺陷特征研究

通过对固体火箭发动机药柱材料黏弹性的分析决定了超声检测探头的最佳频率为1 MHz.采用双探头脉冲反射法,综合了穿透法和脉冲反射法的优点,实现了超声信号在固体火箭发动机药柱中传播时能量强衰减的情况下超声回波信号幅值的最优化.利用超声缺陷信号的时频域特征,较好地实现了该类型药柱的线性定量无损检测.     

壳装高能固体推进剂的殉爆实验与数值模拟

随着现代固体推进剂能量的提高和火炸药技术的融合,含有炸药颗粒的高能固体推进剂具有较高的机械感度和冲击波感度,极易发生殉爆现象。为深入探询固体推进剂的殉爆特征,采用实验和数值模拟对比分析方法,研究了某高能固体推进剂的殉爆过程,揭示了壳装高能固体推进剂的殉爆特性。研究发现,由于主发推进剂爆炸冲击波的瞬间冲击作用,造成被发壳体局部破坏形成碎片,碎片高速撞击推进剂药柱颗粒,使被撞击区域热能无法均匀分布,集中在碎片的尖锐棱角或突出处,导致相应质点温度剧增达到临界爆发点,最终导致被发推进剂发生殉爆。     

国家至上争创一流——腾飞的中国航天科技集团第四研究院

中国航天科技集团公司第四研究院（又称“航天动力技术研究院”．以下简称“航天四院”）是目前我国规模最大、专业最齐全、技术实力最雄厚的固体火箭发动机专业研究院．主要承担国家导弹和宇航工程型号固体发动机的研制、生产、试验,以及该领域内国家重大预先研究任务．是总装备部火箭发动机及推进剂专业组组长单位,     

双基推进剂固体火箭发动机点火试验研究

本文以多个型号双基推进剂固体火箭发动机研制为基础,通过传统经验公式计算点火药量,进行了发动机地面点火试验研究。试验结果表明,传统经验公式适用于常规发动机,小型双基推进剂固体火箭发动机点火效率较低,应调整能量损失修正系数,适当提高点火药量,以改善点火性能。     

三氧化二铝粒子在喷管喉部沉积变化规律的理论分析

使用含铝推进剂的固体火箭发动机,在工作时,一般在喷管壁面上留下一层三氧化二铝的沉积物.这沉积物对于小喷管喉部,长时间工作的固体火箭发动机工作性能影响很大. 本文从喷管喉部的能量守恒、热传导规律出发,分析并求出了三氧化二铝在喉部的沉积规律及其数学表达式.从而,可以予估使用含铝推进剂的固体火箭发动机在其工作时三氧化二铝的沉积状态.     

在线时间序列预测方法及其应用

为解决非线性复杂时间序列在线预测问题,提出了一种基于过程神经网络模型的在线预测方法.首先,在历史数据的基础上建立双并联离散过程神经网络模型;然后,根据在线更新的数据样本,采用递推极限学习算法对过程神经网络隐层到输出层的权值进行相应的更新;最后,应用权值更新后的过程神经网络模型对时间序列进行预测.文中给出了具体的过程神经网络学习算法与权值更新机制,并以混沌时间序列与液体火箭发动机的状态预测为例对方法进行了验证.研究结果表明:该方法在预测精度和适应能力上较单一的离线模型有显著提高,可以为非线性复杂时间序列在线预测问题提供一种有效的解决方法.     

A novel multi scale predictor for comlpex time series

为解决非线性复杂时间序列在线预测问题,提出了一种基于过程神经网络模型的在线预测方法. 首先,在历史数据的基础上建立双并联离散过程神经网络模型;然后,根据在线更新的数据样本,采用递推极限学习算法对过程神经网络隐层到输出层的权值进行相应的更新;最后,应用权值更新后的过程神经网络模型对时间序列进行预测. 文中给出了具体的过程神经网络学习算法与权值更新机制,并以混沌时间序列与液体火箭发动机的状态预测为例对方法进行了验证. 研究结果表明:该方法在预测精度和适应能力上较单一的离线模型有显著提高,可以为非线性复杂时间序列在线预测问题提供一种有效的解决方法.

     

固体火箭发动机燃烧室两相流粒子运动轨迹的实验研究

本文用Ｘ射线高速实时荧屏分析（ＲＴＲ）技术对固体火箭发动机燃烧室内两相流粒子的运动轨迹进行了实验研究。为增强粒子图象的效果,设计了一个专用的矩形实验发动机,用在双基推进剂上开槽添加钨粉的方法来模拟含铝复合推进剂中的铝粒子。实验拍摄到了比较清晰的ＲＴＲ图像,经过图象处理后得到粒子群的运动轨迹。实验结果表明：１）粒子轨迹完全有可能穿过对称轴;２）重力对粒子轨迹的影响很小。实验结果为ＳＲＭ两相流动模型的建立以及两相流动数值模拟结果的验证提供了实验依据。     

On the Transient Numerical Simulation of Solid Rocket Motor by Coupling Quasi One-Dimension Internal Flow with Three- Dimension Propellant Grain Burnback

固体火箭发动机内三维药柱燃烧的瞬态拟一维流场仿真

段娟^1,2,熊永亮^1,2,胡宁东^1,2

（1．华中科技大学 力学系,武汉 430074;

2．湖北省工程结构分析与安全评定重点实验室,武汉 430074）

创新点说明：

开发了固体火箭发动机内弹道混合维度求解器——耦合三维水平集法与一维TVD-MacCormack法降阶求解三维固体药柱燃烧退移时的瞬态流场及主要性能参数,该求解器可计算出较高精度的流场参数。

研究目的：

利用拟一维可压缩流场代替三维瞬态流场,并耦合三维水平集法从而降低固体发动机瞬态仿真的计算量,为进一步研究与指导设计提供可行性指导。

研究方法：

文中利用水平集法来捕捉三维药柱的实时界面并以此确定流场计算域,同时利用一维流场代替三维流场可大大节省计算成本,其原理是因为在药柱燃烧过程中径向和周向的流场参数变化对内部流场的影响相对较小。水平集法利用五阶WENO格式的有限差分进行离散,一维流场使用TVD-MacCormack法进行求解。耦合方法中考虑了药柱燃烧速率和喉部烧蚀对流场参数的影响。

结果与结论：

使用三维水平集耦合一维流场法可以准确高效地计算出药柱退移过程中的流场参数。为实际三维发动机整体工作过程仿真提供可行性实施方案。

关键词：瞬态可压缩流场求解器,固体火箭发动机内弹道仿真,水平集法,固体火箭发动机

     

活塞往复泵内流场非稳态数值模拟

为提高空间液体火箭推进系统性能,满足航天任务的轻质需求,采用活塞往复泵对推进剂进行增压输送。采用动态层和局部重划2种动网格技术研究往复泵内的非稳态流场,分析了活塞挤压推进过程中内流场的压强分布,得到了往复泵的压强输出特性以及结构参数对往复泵平均流量的影响。结果表明:往复泵输送推进剂时压强升高迅速,其单向阀在活塞行程末端有效阻止了推进剂回流;双缸往复泵交替作用时,有利于对推进剂的平稳输出。     

Time dependent chloride diffusion coefficient in concrete

In order to study how to correctly apply the two different time dependencies to service life prediction models, the definition of parameters in the time dependent equation using the long-term test method and the short-term test method, and its relationship were discussed. The experimental results show that, as the two time dependencies have different meanings, they have different manners when handled in service life prediction models. Time dependency of chloride diffusion coefficients in concrete was obtained by fitting experimental data. A large number of accurate experimental data were required to fit the formula of time dependency to ensure the accuracy of service life prediction model.     

纳米材料对发射药的影响及身管延寿作用

为了提高武器身管的使用寿命,以某型号枪用双基球扁发射药为研究载体,对纳米材料在发射药中的添加方法进行了研究,并研究了纳米材料对发射药的制造工艺、内弹道、抗烧蚀性、燃烧完全性及燃烧性能等特性的影响,制备了满足内弹道指标的含纳米材料的发射药.进行了使用含纳米材料发射药和制式发射药的身管高、低、常温全寿命及超寿命对比实验,对...     

航天发射场有毒气体污染范围安全性研究

利用液体火箭推进剂爆炸实验研究结果,提出了航天发射场有毒气体污染范围内安全性评估方法,并以典型火箭为例计算出了不同季节、不同风速、火箭在垂直起飞段不同高度上发生意外爆炸事故时,推进剂毒气作用时间和毒气扩散危害可能的最远距离。评估方法和计算软件可应用于航天发射场有关安全性评估。