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.     

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。     

基于势平衡的小口径模压可燃药筒装药内弹道计算

为了研究小口径可燃药筒装药膛内实际燃烧规律,以小口径可燃药筒定容燃烧的p-t曲线与主装药膛内燃烧的p-t曲线为标准,应用势平衡理论确定了小口径可燃药筒装药的燃气生成函数表达式,建立了药筒装药的内弹道模型。利用该模型对25mm弹道炮在可燃药筒装药下的内弹道过程进行了模拟计算,得到了装药在膛内的实际燃气生成规律,并最终获得了25mm可燃药筒装药的弹道解。计算结果表明,小口径可燃药筒装药的燃烧过程分为3个阶段,即可燃药筒燃烧结束前阶段、可燃药筒燃完至势平衡点阶段及碎粒燃烧阶段,各阶段的燃气生成规律均以三项式表示。以小口径可燃药筒装药膛内燃气生成函数为基础模拟得到的计算曲线与火炮实测曲线基本一致,可以描述和分析小口径可燃药筒装药膛内实际燃烧规律。     

固体发动机药柱裂纹修补技术研究

采用灌浆修补技术对固体火箭发动机药柱的裂纹进行修补，进行了修补区域药柱的力学性能、能量特性和燃烧性能测试试验，并对发动机修补端面的燃面推移规律和发动机内弹道进行了仿真，分析了发动机和修补区域的结构完整性。试验和计算结果表明，发动机装药裂纹灌浆修补法是有效的。     

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。     

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。     

低温感包覆火药装药的内弹道势平衡理论模拟

为了进一步研究低温感包覆火药装药的内弹道特征及其内弹道数值计算方法,运用内弹道势平衡理论,对制式装药和低温感包覆火药装药的势平衡点参数进行了比较。分析了低温感包覆火药装药势平衡点处燃去火药相对量ψE随装填密度变化的原因,并拟合了低温感包覆火药装药的实际燃气生成函数。在此基础上利用势平衡方程对内弹道过程进行了数值模拟。结果表明,计算曲线与实验曲线基本一致,应用内弹道势平衡理论描述低温感包覆火药装药的膛内燃烧规律可行。     

一种迫击炮内弹道模型与仿真

迫击炮由于具有特殊的装药结构而有着不同的内弹道过程,为了仿真迫弹尾管与主药室之间的燃气交换导致的附加装药点火过程,将主药室与尾管视为高低压区,建立了两者间气-粒流动的物理模型,该模型考虑了气体交换时传火孔的状态,能够精确刻画气体交换和基本装药燃烧过程,在此基础上推导了能量方程与气体状态方程,构建了新型迫击炮零维内弹道模型。针对某120 mm迫击炮结构及全装药进行了数值计算,得到了迫击炮内弹道参数的变化规律,分析了基本装药颗粒流量和主药室内的能量变化过程,并与试验数据进行了比较,得到膛内压力误差为0.04%,弹丸初速误差为0.02%,表明了仿真值与试验值具有很好的一致性,验证了模型的正确性。结果表明模型能够更好地反映迫击炮内弹道过程,可以为工程应用提供理论指导。     

分析任意三维装药特性的有限表面单元法

针对传统的火箭内弹道分析算法不能分析任意形状推进剂燃烧特性的不足,提出了一种分析任意三维装药特性的有限表面单元法,建立了燃烧模型,给出了算法.为研究火箭推进剂燃烧规律开辟了一条新途径,对于指导火箭发动机装药设计具有重要的理论参考价值与工程实际意义.     

DFX10式35mm弹道指示弹

工作原理DFX10式35mm弹道指示弹由引信、药盂、延期曳光管、发烟药柱、发射装药等组成。其中引信同时设有碰击触发发火装置和惯性触发发火装置。DFX10式35mm弹道指示弹与枪挂榴弹发射器配用的其他弹种一样,亦采用高低压发射原理,当发射器击针击发榴弹底火后,弹体内的发射药被迅速引燃,燃烧产生的火药燃气使高压室内的     

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。     

底排参数对底部排气弹弹道特性的影响

为研究不同底排条件下底部排气弹的弹道特性,探讨了底排药剂燃烧和减阻机理,建立了底排内弹道和外弹道模型,分析了底排装置结构参数和药剂燃速系数等对底部排气弹减阻增程效果的影响;结果表明：一定范围内药柱长度的增加能显著提高增程率,但药柱长度过长会由于燃气的引射作用降低增程率;减小药柱内径和增大喷口直径可以提高底部排气弹增程率;分瓣数的增加对提高增程率有较大作用,但应考虑对工程实现的影响;研究范围内存在最优药柱长度和燃速系数;总阻减阻率随着底排工作时间总是经历一个先增大后减小的过程。     

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。     

固体脉冲推力器内弹道仿真与优化设计

为了研究固体脉冲推力器的内弹道特性以提高其性能,根据其不同阶段的工作特性,建立了考虑点火药燃烧的内弹道模型,对推进剂药柱数分别为13、16、19时的推力变化曲线进行了仿真研究,分析了点火药量对内弹道特性的影响。仿真与试验结果一致性较好,表明建立的脉冲推力器内弹道模型和仿真系统能较好地刻画其推力特性,点火药燃烧导致了较大的初始压力峰,在脉冲推力器的点火启动阶段必须考虑点火药燃烧对内弹道特性的影响。在此基础上建立了脉冲推力器的喷管结构优化模型,运用多岛遗传算法对喷管结构进行了优化,结果表明,合理的喷管设计提高了脉冲推力器的性能。     

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。     

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。     

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。     

固体火箭发动机Ⅱ脉冲点火过程流固耦合分析

针对双脉冲固体火箭发动机点火过程,采用流固耦合方法研究了Ⅱ脉冲发动机点火时的流场和装药结构的力学响应,分析了点火燃气、装药及隔层之间的相互流固耦合作用。结果表明:Ⅱ脉冲发动机点火后,燃气使发动机内压强增大,隔层与药柱轴向通道形成先收敛后扩张的形状,对燃气流动和压强分布产生一定影响; Ⅱ脉冲药柱在0.36 ms被局部点燃,在0.93 ms时被全部点燃; Ⅱ脉冲药柱内表面变形先增大后减小,在中间位置和尾端位置呈现一定波动性; 在Ⅱ脉冲发动机增压阶段,隔层尾部受力继续增大直至破坏开裂。     

冲压-火箭的固体推进剂燃速控制实验研究

为了得到10,000N-s/kg以上的比冲,本文对冲压发动机高金属含量的贫氧固体推进剂的燃速控制进行了试验研究。运用了一般固体推进剂中所使用的方法(控制组份粒度和利用催化剂来促进、抑制氧化剂分解反应)控制了这类富燃推进剂的燃速,在4～7MPa燃烧室压力下,燃速通常为3mm/s。采用细颗粒组份和三氧化二铁催化剂配制的高燃速燃料可用于初级火箭发动机(燃气发生器)中的端面燃烧型的药柱,而由粗颗粒和氟化锂(LiF)配制的低速燃料则用于内孔燃烧型药柱。对以HTPB粘合剂为基础,添加含有硼的10％镁铝合金并以过氯酸铵或过氯酸钾为氧化剂的燃料的研究结果表明,1) 端面燃烧药柱,在7～10MPa燃烧室压力下,燃速为10mm/s;2) 内孔燃烧装药,在2～3MPa燃烧室压力下,燃速为15mm/s。燃气发生器中的燃烧产物大多数细的足以通过喷管,而且,温度很高足以在补燃室中自动二次点火     

弹道应用双压力级固体末助推燃气发生器

本文叙述了弹道应用双压力级固体末助推燃气发生器的设计准则和性能要求。这种高性能固体燃气发生器的特征,是具有压力调节的浇铸在壳体内的端面燃烧推进剂药柱和独特的应力缓冲衬套,这层衬套由合成橡胶软木夹层组成。全尺寸静态试验(达300秒)已经表明,在550磅/吋~2和200磅/吋~2压力区间內具有稳定的双压力级工作特性。用小尺寸和全尺寸燃气发生器在常规压力和双压力级下,对火焰温度范围为2200°F到3000°F的完全燃烧的推进剂进行了研制和成功试验。曾经进行了这种燃气发生器的主要元件的设计工作,这些主要元件包括有由6AL-4V钛合金或PRD49玻璃丝制成的轻重量外壳,合成橡胶内部绝热衬套和高温点火器等。