自由装填增面药柱燃烧规律射线成像技术研究

通过X射线高速实时成像技术(Real Time Radiography,RTR)对自由装填增面药柱(单根药柱及多根药柱)的燃烧规律进行了试验研究,包括药柱的不同燃面同时点燃特性、燃烧终止前药柱结构状态、自由装填药柱混合燃烧特性,并通过建立压力与燃面几何关系,得到燃速公式,与采用标准燃速测定方式测得的结果进行对比分析。试验结果表明:该种方法用于测定药柱燃速方法有效,对药柱燃烧规律的研究具有重要意义。     

低压环境下高密度压实黑火药柱燃速规律研究

黑火药是一种经典的点火药,但其在低气压环境（高空）下的燃烧性能却鲜有研究。为了了解黑火药的低压燃烧性能,采用光-电靶法测试了不同药柱密度、不同温度和不同低压条件下高密度压实黑火药柱的燃速。研究结果表明,黑火药柱的燃速随环境压力的下降快速变小,燃速与环境压力呈线性关系。当环境压力下降到20 kPa时,黑火药柱会出现瞎火或断火的现象;药柱密度增大,黑火药柱燃速逐渐变小,药柱密度对黑火药柱燃速的影响会随着环境压力的降低逐渐变大;温度升高,黑火药柱的燃速缓慢变大,同时温度对黑火药柱燃速的影响会随着环境压力的降低逐渐变小。也就是说,低压环境中,环境压力对黑火药柱燃速的影响比药柱密度和温度对黑火药柱燃速的影响要更大。通过双因素的数学拟合,建立了黑火药柱的燃速随环境压力和温度的变化规律。     

基于Pro/E的含金属丝双推力药柱燃面计算方法

对于含有金属丝的双推力药柱,采用传统燃面计算方法不但工作量大,而且难于求解。利用Pro／E三维实体造型软件可以快速构造固体发动机装药．模拟药柱燃面推移过程。得到药柱燃烧的实时几何体,从而计算出不同时刻下药柱的几何参数和质量参数,为发动机内弹道性能精确预示提供可靠的原始数据。     

固体火箭发动机弹道异常分析

弹道异常定义为偏离正常预定轨迹的压力偏差,为固体火箭发动机工作中所常见。叙述了确定该异常现象可能起因的方法。对考虑到燃烧室容积和喉道截面积变化的质量和能量平衡关系式进行了推导,以计算与飞行测量或静态试车测得的压力数据相对应的燃面随时间的变化。结果表明,弹道异常引起的燃烧室温度变化可忽略不计。还讨论了推进剂空穴、裂纹、脱粘和高燃速率包块的特征燃面特性。为描述经喷管喉道排出块状物引起的异常,对动量守恒关系式作了推导。为具体说明文中的一般分析方法,作为例子介绍了惰性上面级发动机(IUS)和大力神T34—D固体火箭助推器。     

嵌银丝端燃药柱燃气发生器理论性能分析

为了研究嵌入金属丝后端燃药柱燃速的变化规律,探讨嵌金属丝端燃药柱燃气发生器应用于非壅塞固体火箭冲压发动机中的可行性。采用编制的零维内弹道程序,对嵌银丝端燃药柱燃气发生器的理论性能进行了分析。算例结果显示:嵌入银丝能有效提高推进剂的燃速;设计稳态段较长的内弹道曲线是嵌银丝端燃药柱燃气发生器应用于非壅塞固体火箭冲压发动机中的关键。     

固体燃料冲压发动机旋流燃烧中的测量

在直连式试车台上进行了一系列固体燃料冲压发动机燃烧室试验,其中,旋流数的变化范围是0～0.55,旋流分布有几种,所用燃料是聚乙烯和改性端羟基聚丁二烯(HTPB)。试验中测量了进气温度和质量密流对装药燃速的影响,此外,还在两个不同截面测量了温度和燃气浓度的分布。     

基于药柱变燃速燃烧的底排减阻增程方法

为了深入研究底部排气弹减阻增程的特性,进一步提高弹丸的射程。针对国内某155 mm底排弹,建立了不同燃速燃烧的底排药柱、变燃速燃烧的包覆药柱和药柱包覆层位置的变化三种情况下的燃烧模型,模型中引入了燃速改变系数,并通过数值计算分析了其对底排弹减阻和增程的影响。结果表明,当燃速改变系数从0.7增加到1.2时,底排工作时间减少27.08 s,射程减少1.16 km,增程率减少3.86%;变燃速燃烧的药柱在内层采用高燃速燃烧,外层采用低燃速燃烧的增程率可达32.33%;对药柱分层燃烧位置优化后,在距药柱内环约1/4处有最佳射程39.76 km。因此,可以通过寻求底排药柱最优的分层位置,采用变燃速燃烧的方法来改善底排弹减阻增程特性,且这种方法具有普遍适用性。     

三组元推进剂动力系统固体药柱技术研究

对采用的星型结构药柱进行了内弹道计算和燃温理论计算,通过试验测定了药柱的燃烧温度,解决了包括药柱配方选择,药型选择,燃温控制,结块控制及包覆层设计等技术关键及难点,通过试验验证了设计效果。     

双燃速串装药柱无喷管助推器性能分析

用数值仿真的方法对双燃速串装药柱无喷管助推器（长径比为5．1）性能进行了分析，仿真建立的数值模型为纯气相、二维轴对称非定常模型，燃面的退移用动态网格来实现，考虑了推进剂侵蚀燃烧和燃速-压强关系。研究结果表明：在前段燃速不变时，随着后段推进剂燃速的下降，压强曲线下降趋势逐渐平缓，Pmax/Ptb逐渐下降，而推力曲线越来越呈现逐渐上升的趋势，使Fmax／Pta增大，同时发动机比冲提高。最后对这一技术的应用进行了探讨。     

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。     

无喷管助推器侵蚀燃烧模型对比研究

侵蚀燃烧对无喷管助推器的性能有着至关重要的影响。为了在无喷管助推器设计中准确预测其性能,在分析侵蚀燃烧机理的基础上,利用一维非定常变截面内弹道计算程序,采用几种典型的侵蚀燃烧模型对单燃速锥柱形装药和双燃速串装锥柱形装药发动机的特性进行分析。研究表明,文中推进剂在单燃速锥形装药发动机中表现出较弱的负侵蚀效应,采用无负侵蚀效应的侵蚀燃烧模型的预示结果好于带有负侵蚀效应的侵蚀模型,其中Lenoir-Robillard模型的预示精度最高。而双燃速串装发动机中由于燃气流速较小的范围更大,负侵蚀效应影响较大,只有使用具有负侵蚀效应的Greatrix模型才能得到较为准确的预示结果。     

管状发射药内弹道模型及计算

该文根据未开槽管状发射药的装药结构特点,将火药床分为管内部区域、管外气相区域与固体发射药三个区域.每个区域建立相应的基本方程组以及初边条件,药条破裂采用临界破裂压力差准则.数值计算结果表明,管状发射药在射击过程中运动位移较小,并且在点传火阶段透气性好,压力振荡幅值小.文中还给出了药条破裂前管内外流场的详细分析.     

水下航行器热动カ系统固体药柱燃烧模型与仿真

药柱的几何形状、尺寸和燃烧面积直接决定着水下航行器动力系统的启动特性，也影响着推进剂供应管路的设计，所以对药柱的燃烧特性进行精确建模。在建立药环和2种药柱的燃烧模型的基础上，同时引用其它部件数学模型，建立动力系统启动过程的完整数学模型，并采用Mat-lab进行仿真实验计算，研究2种药柱对启动过程的影响。结果表明，改进后的实心药柱能够很好地改善水下航行器热动力系统启动过程。     

装药燃面分析的组件化技术

基于组件技术的装药燃面分析软件采用三层结构.其交互层定制用户界面;中间层处理用户请求及实现内部联接;主程序中调用图形、药柱、数据处理等组件功能接口,实现系统集成.药柱组件使用IDL定义接口及其属性与方法,编译后添加接口代码生成组件.图形组件以OpenGL函数为图形绘制支撑.数据处理组件处理计算产生的数据.存取数据选用SQL作为数据库.     

药型尺寸对变燃速发射药燃烧渐增性的影响

采用经典密闭爆发器的方法,研究变燃速发射药的药型尺寸与燃烧渐增性的关系。分析了不同配方、药型尺寸变燃速发射药的燃烧实验p-t曲线、L-B曲线特征,得出了配方、药型尺寸对变燃速发射药的燃烧性能影响规律。研究结果表明:在变燃速发射药内外层配方和层厚度确定时,长径比对燃烧渐增性的影响较为明显,发射药药粒长径比越大,燃烧渐增性越好;对双层结构的变燃速发射药,在一定长径比范围内(1.5/1~2.0/1)适当增加阻燃层中高分子含量有利于改善燃烧渐增性。     

固体粒度对高能固体推进剂燃烧性能的影响

研究了高能推进剂固体组份粒度及粒度级配对燃速和压强指数的影响．实验结果表明，采用合适的粒度级配方，能将文中的基础配方燃速在７ＭＰａ下由９．０８ｍｍ／ｓ调节到１３．０４ｍｍ／ｓ，压强指数由０．８３下降到０．６４．     

火箭发动机单室双推力多孔装药设计方法

为有效提高火箭弹炮口速度,减小发动机后喷燃气对发射装置的作用力,提出了单室双推力多孔装药结构,给出了装药药柱燃烧面积及通气面积计算方法,利用某火箭发动机的装药参数,计算了多孔装药内弹道特性参数.设计及计算结果表明,多孔装药结构易实现单室双推力的要求,能够提高装药药柱的刚强度特性.     

带侵蚀燃烧效应的阶梯多根装药火箭发动机三维内流场特性

为研究阶梯多根装药火箭发动机的内流场特性,采用Fluent计算软件对侵蚀比和平均侵蚀比两种内流场模型分别进行全三维数值模拟。基于自定义函数接口编程进行二次开发,提取侵蚀比模型每个节点的坐标和压强以及平均侵蚀比模型每个燃面的平均压强,导入燃速公式和质量流率公式,来控制边界网格的移动速度和单位面积燃气进口质量流率。通过数值模拟得到两种内流场模型各个时刻的压强空间分布信息以及燃烧室前、中、后3个监测点的压强-时间曲线,对比两种模型的计算结果,着重对侵蚀比模型的内流场和药柱内外压强差进行分析,并与试验结果进行对比。结果表明：两种模型最大压强差不超过3%,在平衡压强段后基本一致;侵蚀比模型在发动机工作过程中药柱没有出现明显的侵蚀燃烧喇叭型,前级高压区药柱内外压差最大不超过3.9%,在后级低压区药柱内外压差最大不超过8%;3个监测点的压强-时间曲线与试验数据吻合度较好;研究结果可为类似结构的固体火箭发动机数值模拟提供参考。     

某发动机装药结构完整性分析

基于三维粘弹性有限元模型,应用MSC/NASTRAN软件对某发动机分别在固化降温、燃气内压载荷条件下的装药结构完整性进行分析,并对该发动机在固化降温、燃气内压两种载荷联合作用下的装药结构完整性进行评估。结果表明,该发动机的装药结构完整性满足要求。