单室双推力固体火箭发动机结构优化设计

本文讨论了单室双推力星形装药固体火箭发动机的结构优化方法。通过对目标函数、约束条件以及发动机特性与各设计变量间关系的分析,建立了适应罚函数法(SUMT调用Poweu法)的数学模型与计算机程序。文中还给出结构优化计算实例,结果是令人满意的。     

星形串联装药的设计方法

为提高火箭发动机装填系数,增大火箭射程,提出了星形串联装药的结构,给出了此装药的初始燃烧面、初始通气参量、体积装填系数与装药几何尺寸之间的数学关系,并根据某火箭发动机的装药参数,计算了星形串联装药内弹道特性参数。设计及计算结果表明,星形串联装药能增大发动机装药量,降低通气参量,提高发动机总冲、推力等。     

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。     

大跨度抛索火箭发动机总体设计与计算

针对抛索火箭质量小、射程近的特点,重点对发动机的装药、喷管进行了设计,提出单根药柱和三根药柱两种装药参数设计方案。针对不同方案,采用四阶龙格．库塔法对发动机的内弹道进行了计算,通过冲量对比,选用装填三根药柱的设计方案。通过试验,对发动机的膛压、推力进行了测试。结果表明,数值计算结果与试验数据较为一致,发动机设计方案满足抛索火箭的技术指标要求。     

基于Python编程的星管组合装药结构完整性分析

为提高有限元软件ABAQUS分析星管组合药柱结构完整性的效率,本文利用Python脚本语言编程,对发动机药柱的几何模型进行了参数化的建立,分析了药柱的几何尺寸对其结构完整性的影响规律,并结合发动机的装填系数、内弹道性能等因素,对装药设计提出了一些建议。本文所设计的参数化建模方法可大大减少ABAQUS研究装药结构完整性的重复性建模工作,提高分析问题的效率。     

2000年固体推进剂的主要发展目标

根据未来战术火箭、导弹技术发展的趋势，认为低特征信号推进剂、钝感推进剂、触变（胶质）推进剂、单室双（多）推力发动机装药和多脉冲发动机装药等技术是２０００年固体推进主要发展目标。预计这些推进剂及装药的发展和应用将对未来的火箭导弹武器提高生存机动攻击能力及增大射程有明明的效果。     

单室双推力发动机装药的瞬态结构完整性分析

针对单室双推力发动机装药在低温点火工况下结构完整性,为了求解损伤的热粘弹性有限元模型,采用增量有限元方法,获取了装药内部的应力应变场.研究表明,在固化降温时,人工脱粘层对装药头部与尾部起到应力释放的作用,避免了装药与绝热层界面的破坏;同时,装药内部Mises应力值较大的部位是过渡段翼尖处与圆柱段表面.在点火时刻,装药环向应变的值较大部位是圆柱段表面.最后,采用文中方法,可应用于指导发动机装药设计与安全评估.     

单室双推力发动机装药的瞬态结构完整性分析

针对单室双推力发动机装药在低温点火工况下结构完整性,为了求解损伤的热粘弹性有限元模型,采用增量有限元方法,获取了装药内部的应力应变场.研究表明,在固化降温时,人工脱粘层对装药头部与尾部起到应力释放的作用,避免了装药与绝热层界面的破坏;同时,装药内部Mises应力值较大的部位是过渡段翼尖处与圆柱段表面.在点火时刻,装药环向应变的值较大部位是圆柱段表面.最后,采用文中方法,可应用于指导发动机装药设计与安全评估.     

轴向过载下固体推进剂装药内外径比和长径比对结构完整性影响的规律研究

在固体火箭发动机装药设计中,一般将药柱的内外径比定义为m数(m=R/r),为研究装要设计参数m数和长径比在轴向过载条件下对装药结构完整性的影响,采用三维粘弹性模型,通过选取9种m数以及6种长径比,共54个计算模型,对装药完整性进行了计算,结果表明轴向过载条件下药柱最大等效von Mises应力、应变值受药柱m数以及长径比共同影响.并得出当长径比大于3时,其对药柱最大等效von Mises应力、应变基本没有影响的结论,为固体火箭发动机药柱结构设计时m数和长径比的选择提供理论参考.     

无喷管发动机性能优化分析

为优化无喷管固体火箭发动机的设计资源,文中围绕装药参数对无喷管固体火箭发动机性能的影响展开分析与计算。计算结果表明:装药能量、装药燃烧特性、装药结构参数对无喷管固体火箭发动机性能有不同的影响,无喷管发动机设计中采用高能装药、高燃速装药、优化装药结构、合适的装药燃速压强指数、两种燃速装药串联对于无喷管发动机性能的提高有利。     

两室一推结构提高试验火箭发动机推力

使用增加发动机药量的方法,提高一室一推的火箭发动机推力时,通气参量过大直接影响发动机的燃烧性能.为此提出"两室一推"概念,发动机两个燃烧室同时燃烧产生一个工作推力平台.推力试验表明:两室一推发动机结构能有效地减小燃烧时的通气参量,同时使得发动机燃烧稳定,可以用小火箭模拟大火箭的加速度曲线.     

舰载导弹发动机药柱蠕变损伤研究

针对舰载立式贮存导弹固体发动机药柱蠕变的问题,通过对推进剂试件进行不同应力水平下蠕变试验,拟合蠕变时间硬化率方程,利用ABAQUS有限元软件对舰载立式贮存导弹固体发动机药柱进行分析.研究结果表明:舰载立式贮存的导弹发动机药柱在振动作用下应力载荷也呈周期性变化,重力和振动载荷引起发动机药柱内表面变形,中部变形最大,尾部次之,头部较小,蠕变占药柱总变形的60%以上,蠕变效应不可忽视.蠕变仿真得到的药柱变形方式,可为发动机寿命预估提供依据.     

国外某型号发动机反设计

对国外某型号发动机进行反设计,分析了该发动机的总体结构形式,依据测绘的药型和喷管几何参数,推算出推进剂的性能参数,并计算出内弹道曲线。改进型发动机和基本型相比,提高了性能,并且改善了装药可生产性。     

动态网格在固体火箭发动机内流场计算中的应用研究

固体火箭发动机在工作过程中内流场结构随燃面的减退不断发生变化,利用通常的稳态网格难以对该问题进行准确模拟。针对此问题,首先介绍了实现动态网格的基本方法,然后采用动态层方法生成动态网格对某固体火箭发动机内流场进行了计算。计算结果与实验数据的对比说明使用动态网格方法计算的准确性和可行性,与准稳态方法计算结果的比较说明在时间步长较大以及流场参数变化剧烈的情况下,动态网格方法更适用于火箭发动机内流场的计算。     

小开口壳体自由药柱固定

某小型战术导弹固体火箭发动机采用满装填端面燃烧药型,由于结构限制导致无法实现药柱自由装填,药柱必须在壳体内浇注成型。针对此特殊情况,绝热层设计了隔片结构,较好地解决了药柱的轴向及周向定位问题,并有效地控制了药柱与壳体绝热层内壁的间隙。     

基于修正Arrhenius方法的SRM药柱储存寿命预估

高温加速老化法常用来解决固体推进剂药柱储存寿命预估问题。介绍了传统的加速老化Arrhenius模型在解决SRM药柱储存寿命预估问题中的应用,并针对传统Arrhenius方法的局限性,将Arrhenius公式修正为三参数公式,并给出了修正Arrhenius寿命预测模型的理论推导。分别基于该传统方法和修正方法对某型SRM药柱储存寿命进行了预估,并与常温试验外推储存寿命进行了比较。结果表明,修正Arrhenius方法预估误差更小,预估精度更高,更适用于SRM药柱储存寿命的预估。     

HTPB推进剂药柱在变温环境下的累积损伤分析

为研究变温环境对固体火箭发动机的影响,基于热粘弹性模型和累积损伤模型,对某HTPB推进剂药柱在变温环境下的应力响应和累积损伤进行了分析计算。结果表明,药柱损伤随着环境严酷度的增大而增大,温度冲击环境比温度循环对药柱产生的损伤要大。在温度冲击环境下,温度范围、推进剂材料参数对药柱的损伤有较大的影响,平衡模量和膨胀系数的影响有相同的趋势。研究结果可为固体火箭发动机的贮存和使用寿命预估提供技术支持。     

固体火箭发动机结构轴向振动对内弹道影响

文中研究了固体发动机结构的轴向振动对燃烧室内弹道性能的影响。在一维非定常内弹道方程中,考虑了结构轴向振动及侵蚀燃烧的影响。在给定强迫振动模型的情况下对不同频率的轴向振动的内弹道方程进行了数值模拟。结果表明发动机轴向振动对燃烧室内弹道有着显著的影响。     

HTPB推进剂药柱的湿扩散及湿应力有限元分析

为研究湿度对固体火箭发动机的影响,提出了HTPB推进剂药柱中湿气扩散及湿应力的数学模型和有限元模型,并对其湿气扩散和湿应力进行了有限元分析计算。结果表明,环境越潮湿,药柱内部的吸湿情况越严重,湿应力越大,Von Mises湿应力最大值始终出现在星尖处,温度对其湿扩散也有一定的影响,高温环境下湿气扩散速度相对较高。所以,...