固体火箭发动机电容充电式点火控制系统设计

点火控制系统是某型发动机地面系统的重要组成部分,主要用于完成发动机的常态安全保护和点火控制任务。为优化系统性能,对电容充电原理和充电电路参数计算方法进行了研究,设计了电容充电式点火控制系统,解决了传统发动机点火电路应用大容量电池或电源模块来实现点火控制所带来的设备体积庞大、质量沉重,不便应用于便携式地面系统的问题,不仅可利用电容的瞬间放电能力准确实现对发动机的点火控制,还大大减少了点火电路的质量和体积,有效提高了系统的机动能力,大大扩展了系统的应用范围。     

整体式固体火箭冲压发动机转级过程数值仿真

为了研究整体式固体火箭冲压发动机从助推级向冲压发动机级的工况转换(转级)过程,采用双时间步推进方法,求解非定常、三维、有化学反应的Navier-Stokes方程组,得到了发动机进气道/燃烧室一体化流场在转级过程中的变化情况,分析了相关因素对转级过程的影响。仿真研究表明,进气道出口堵盖打开前,进气道内气流保持压力振荡状态,振荡频率主要与飞行高度相关;堵盖打开后,空气与一次燃气进入补燃室掺混并燃烧,过程中发动机内流场发生剧烈的变化;堵盖打开时燃烧室内的压力对于进气道的起动至关重要。上述研究对于整体式固体火箭冲压发动机设计具有指导意义。     

基于瞬态动力学复合材料火箭定向器数值仿真

随着世界军事科学的日益发展,纤维增强复合材料在武器装备上得到越来越多的应用,为了深入研究纤维增强复合材料定向器的刚强度,必然要对各种参数进行大量的实验,造成效费比很高.为解决这个问题,文中用数值仿真的方法对玻璃纤维增强复合材料火箭定向器进行了研究,计算了火箭在定向器内运行的全过程,得到了复合材料定向器的一些有价值的计算数据曲线.数值计算结果与实际数据对比,取得良好的一致性.研究表明,用该复合材料制成的火箭定向器完全能够满足工程需要.     

固体火箭冲压发动机绝热层传热特性数值仿真

研究冲压发动机补燃室的热防护性能,为发动机长时间安全工作提高热防护技术,建立了补燃室三维流场和EPDM(三元乙丙)绝热层的物理数学模型,数值仿真补燃室内燃烧及流动过程.对补燃室内温度变化梯度大,燃气温度在补燃室中部达到极值,化学反应流场在周向存在很大的不对称性.补燃室头部的回流区和输运漩涡对燃烧效率有着重要影响.通过对绝热层和壳体的温度场进行数值仿真,发现绝热层存在两个高温区域:头部回流区域和补燃室中部的燃烧充分区域.计算结果符合物理规律,并与试验结果符合较好.研究结果为冲压发动机补燃室热防护层的设计提供了有效的分析手段.     

固体火箭发动机点火试验燃面退移最优重建方法研究

为了在固体火箭发动机点火试验中实际测试过程仅能够获得有限的燃面投影数据背景下,实现燃面退移图像的最优重建,一方面在ART算法基础上采用最小化图像全变分约束技术,以提高图像边缘重建质量;另一方面在获取的初步微波CT成像场的磁力线路径基础上,通过电磁场的传播规律增加磁力线路数,以增加成像信息量,从而得出不同直径固体火箭发动机燃面退移最优重建图像;经仿真实例得出了不同直径燃面在应用此最优重建方法得出的图像结果与实际数值之间的误差小于1 mm,符合重建要求,验证了固体火箭发动机点火试验燃面退移最优重建方法的有效性.     

凝胶推进剂火箭发动机工作过程仿真研究

基于系统分解方式,建立凝胶推进剂火箭发动机工作过程的数学模型,并采用液流试验数据对其进行修正.由于同时考虑液体的惯性、粘性和压缩性,所以本文建立的常微分方程组能反映管道中推进剂流动的分布特性.通过对发动机工作过程仿真分析,为发动机型号研制提供参照和依据.     

固体火箭发动机喷管热防护设计

为保证固体火箭发动机(Solid Rocket Motor,SRM)尾翼机构工作的可靠性,进行热防护设计以控制喷管外壁温度.基于三维有限元法对喷管工作时的温度场进行数值仿真,获取发动机喷管在温度和压力载荷联合作用下的温度场分布,结果表明原喷管的热防护不满足要求,通过对喷管各组成结构的重新设计,获得符合设计要求的喷管结构,并且发动机点火试验表明热防护设计满足要求,所得方法可为喷管的设计、试验和生产提供参考.     

基于CATIA的固体火箭发动机系统中的三维参数化设计

为了提高固体火箭发动机系统的动态交互能力,方便用户直观地了解固体火箭发动机的内部结构,结合CATIA强大的三维建模能力,完成了该系统中最重要的三维参数化设计;以VC++为编程环境,运用CATIA自动化对象编程(V5Automation)提供的二次开发接口,实现了固体火箭发动机系统中的三维绘图模块,同时介绍了两种在VC框架内动态显示CATIA三维模型的方法;实践证明,该系统能够快速的确定固体火箭发动机外形尺寸、标志量等设计参数,为固体火箭发动机的初步设计提供有效的帮助。     

固体火箭冲压发动机三维数值计算

利用FLUENT中的概率密度函数非预混模型对固体火箭冲压发动机补燃室内的气相湍流燃烧进行数值模拟.主要目的是解决在固体火箭冲压发动机含镁铝推进剂的补燃室中,存在上百种中间及最终产物.复杂的反应机理使采用有限反应速率模型难以模拟补燃室中复杂的湍流燃烧的问题.模拟结果有助于提高对固体火箭冲压发动机补燃室内部流场流动的了解.模拟结果表明:补燃室内发生着复杂的三维化学反应流动,存在对掺混燃烧有重要影响的头部回流和轴向涡流.补燃室内温度分布与空气与燃气的掺混、燃烧及流动状态有密切关系.提高空燃比,可增强补燃室中燃气的回流和轴向涡流强度,加大掺混力度.提高燃烧效率.     

旋转固体发动机燃烧室-喷管两相流数值仿真

针对旋转引起的固体发动机内弹道性能和热防护性能变化影响发动机推力性能,从旋转对发动机内部燃气流动影响出发,用Reynolds时均N-S方程、Reynolds应力方程湍流模型(RSM)和颗粒随机轨道模型,在FLUENT软件上对不同旋转转速的固体发动机燃烧室-喷管内气-固两相流动进行了一体化数值仿真,比较了有无旋转两种状态下的流场结构,研究了转速对流场结构和发动机热结构的影响,并进一步研究了发动机的工作特性.仿真结果表明,发动机旋转使燃烧室内部流场结构发生显著变化,流场结构呈组合涡形式,粒子严重偏离发动机对称轴,导致燃烧室压强升高,推进剂燃速增大,发动机工作时间变短,热防护环境恶化,工作性能降低.这些变化随转速的增加呈现加剧趋势.研究结果为发动机设计提供了一定的技术支持.     

带径向翼槽SRM点火瞬间流固耦合数值分析

大长径比固体发动机点火瞬间,固体推进剂药柱易受点火燃气压力作用产生变形,而变形的药柱又会对燃气流动产生影响,即固体发动机点火瞬间的流固耦合现象.在复杂过程中,对大中型同体发动机而言,仅有几十分之一秒到几秒,但发生故障的概率却相对较高.采用MpCCI耦合器作为FLUENT和ANSYS的数据交换平台,对带径向翼槽大长径比固体发动机点火过程中的流固耦合现象进行了数值模拟.结果表明,该型发动机点火瞬间燃气流动与药柱变形强烈耦合,药柱变形主要发生在径向翼槽的尖点处,且随点火过程的推进变形加剧.计算了点火压力冲击下药柱的位移及应力场的分布规律,研究结果为流固耦合技术为固体发动机上的应用奠定了一定的基础.     

固体火箭发动机流量调节半实物仿真系统

壅塞式燃气发生器利用燃速对压力敏感的推进剂,通过调节喷管喉部面积来达到调节燃气流量生成率的目的.由于控制对象的时变性,燃气发生器压力闭环控制算法比较复杂,控制实际应用时需要反复调试,但是由于试验条件的限制,无法多次进行点火试验或在点火试验过程中进行调试.为了能够有效的实现控制器的设计、完成对流量可调燃气发生器驱动控制装...     

基于LSTM-ECGRU的固体火箭发动机性能预测方法

随着数据挖掘技术、测量技术的不断发展,为了满足火箭发动机参数探索的需要,使用数据挖掘技术利用历史数据对发动机各种参数进行预测成为火箭发动机在数据探索方面新的发展方向。同时,火箭发动机的地面点火试验在向着尽可能还原真实运行环境的方向发展。基于以上情况,引入在地面点火试验中的环境因素与设计因素共同作为模型的输入变量,以此来补充环境因素对性能参数的影响。根据试验对象数据特性,使用长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)神经网络对性能进行初步预测。为了能够减少整体模型误差和引入环境因素带来的误差,提高模型预测精度和泛化能力,提出了基于误差修正分析和趋势判断的误差修正门控单元(Error Correction Gate Recurrent Unit, ECGRU)神经网络模型对初步预测结果进行误差修正。同时结合环境参数特点,设计规划ECGRU模型输入、输出参数的计算规则。基于历史试验数据完成对比试验,验证了新模型具有较高的预测精度和泛化能力。     

固体火箭发动机喷管扩散段破损流场仿真研究

为获取某型带长尾管的固体火箭发动机在工作过程中扩散段不同破损程度对其性能影响规律和影响机理,采用CFD方法对其进行建模仿真分析,通过对比不同破损程度下的流场分布和推力变化,揭示了该型发动机喷管扩散段破损对其流场和性能的影响规律;研究发现,气体从缺口处流出部分在轴向截面上基本呈扇形,在扇形弧线和半径相交处存在角结构;流场等值面可以划分为缺口处等值面、非缺口处等值面和两者之间相互作用等值面三部分;喷管在扩散段端口破损后会对下游流场产生影响,对上游流场影响非常小;随着扩散段端部缺口的增大,喷管推力方向与喷管轴线夹角逐渐增大。     

固体火箭发动机地面试验设备集成软件设计

针对目前固体火箭发动机地面点火试验所需采集设备多而杂、采集数据格式不同、入库困难、存放分散等现象,开发了一套操作方便、功能强大的试验设备集成软件;该软件采用混合总线的平台技术、基于IEEE 1588协议的时钟同步技术和基于分布式结构的测控技术等创新技术,通过控制软件的外部接口,对试验设备进行控制、信号传输和数据传输,实现各种采集设备的远程控制、远程监控、试验数据的自动收集、试验现场的远程发布等;提高了发动机综合试验水平.     

固体火箭发动机试验数据特殊拐点研究

针对固体火箭发动机地面试验采集的数据曲线形态各异致使特殊拐点难以按照火箭发动机试验数据处理方法(国家军用标准)描绘的问题.提出了一种计算几何理论的计算特殊拐点新方法,分析了火箭发动机试验数据特殊拐点描绘相应的数学算法,使用LabWindows/CVI开发了火箭发动机试验数据处理软件,实现了快速准确描绘出火箭发动机试验数据的特殊拐点.仿真结果表明,改进方法提高了数据分析精度和速度.结果为数据分析的可靠性和有效性奠定了的基础.