固体火箭发动机推力偏心分析与试验研究

零部件的设计公差、加工误差和装配误差会使固体火箭发动机产生推力偏心。该文从理论上详细分析了推力偏心产生的原因及其控制方法，重点归纳了零件设计公差、加工误差和装配误差等参数对推力偏心的影响程度及其量值范围。以六分力试验原理为基础建立了合理的试验系统。用该系统对某发动机的自身侧向力数据进行点火测试，试验结果与理论分析较吻合，验证了理论分析的正确性。所得结论对发动机的设计、装配质量和导弹控制研究具有较大指导意义。     

影响固体火箭发动机推力偏心特性的误差源研究

为了找出产生火箭发动机推力偏心的主要误差源,利用六分力推力偏心测试系统对装药初温,喷喉误差,喷管内型面缺陷等影响推力偏心的情况进行了试验研究。研究结果表明：装药初温,喷喉形状尺寸误差,多喷管安装误差,喷管内型面缺陷等都对推力偏心有较大影响,获得了对固体火箭发动机设计与制造非常有参考价值的试验结果。     

固体火箭发动机推力测试系统

为判断固体火箭发动机性能能否满足产品图和技术条件的要求，给出安全储存可靠评价，开发研制了固体火箭发动机推力测试系统。利用该系统对50-310mm口径火箭发动机的工作时间和推力进行测试，数据采集系统采用GJB770A--97的发动机静止试验法。经过实装测试，试验台发动机装配点火数据采集处理及时有效，测试结果的推力时间曲数据准确，一致性好。能够满足目前固体火箭发动机推力检测的需要。     

大推力液体火箭发动机中的动力学问题

大推力液体火箭发动机是载人登月、深空探测等重大航天活动的主动力形式,发动机推力愈大,结构动强度设计面临的挑战愈大,动力学成为解决大推力发动机研制中关键技术问题的基础学科.大推力发动机多场耦合作用显著,多源载荷成分复杂,导致了大推力发动机结构动力学问题的复杂性,解决难度大.本文在总结国内外液体火箭发动机结构故障特征的基础上,重点讨论了大推力发动机涡轮泵结构中的转子动力学和流体激振问题、管路流固耦合及动力学优化问题、推力室结构中的动力学问题及其研究的经验和需求,并介绍了发动机整机结构动力学建模和载荷传递特性分析面临的问题.最后从设计角度出发总结了结构动力学分析中需要关注的试验技术和涉及不确定性的边界包络设计思想,为解决大推力发动机结构动力学问题提供技术借鉴.     

轨/姿控火箭发动机推力动态测试系统建模分析

根据轨/姿控火箭发动机脉冲点火方式下动态推力测试的特点和要求,设计了推力动态测试系统并进行动力学建模,采用模态分析理论研究系统的动态性能.并进行幅频特性与相频特性分析,为该系统在微阻尼条件下测试的不失真提供了理论依据.结合该模型,对测试信号进行傅里叶变换,通过系统幅相频特性与不同频率信号进行代数运算的方法,求得了测试系统动态测试误差,从理论上证明测试系统动态性能满足设计要求.     

火箭推力偏心特性研究

该文应用巴特勒提出的五面体双特征曲线网格方法对火箭喷管扩张段内的非定常非对称流场进行了数值模拟,获得了锥形喷管侧向推力随时间的变化曲线。分析表明,该文计算的侧向推力结果与定常状态下的数据是吻合的。证明五面体双特征曲线网格方法可用来研究非定常流动条件下的推力偏心特性。     

基于体烧蚀模型的后效推力预示方法研究

为了获得固体火箭发动机的高空后效推力,提出了基于气相环境双区体烧蚀模型。考虑粒子侵蚀热效应,将发动机熄火后燃烧室的瞬时压强和温度与绝热层烧蚀放气量进行耦合迭代的后效推力预示方法。根据某固体火箭发动机燃烧室绝热层的结构布局和工作参数,计算得到绝热层的碳化烧蚀率、烧蚀质量损失速率、温度场分布、炭化层孔隙结构和发动机高空后效推力,后效推力曲线与发动机遥测数据包线上限吻合,验证了预示方法的可行性。     

基于体烧蚀模型的后效推力预示方法

为了获得固体火箭发动机的高空后效推力,提出了基于气相环境双区体烧蚀模型。考虑粒子侵蚀热效应,将发动机熄火后燃烧室的瞬时压强和温度与绝热层烧蚀放气量进行耦合迭代的后效推力预示方法。根据某固体火箭发动机燃烧室绝热层的结构布局和工作参数,计算得到绝热层的碳化烧蚀率、烧蚀质量损失速率、温度场分布、炭化层孔隙结构和发动机高空后效推力,后效推力曲线与发动机遥测数据包线上限吻合,验证了预示方法的可行性。     

××火箭密集度计算分析

××火箭的研制经历了二十余年的漫长历程,射击密集度曾长期不过关。我们通过电子数字计算机模拟发射,重现了1981年6～7月发射试验,且确定了各种情况下的特征系数,为分析计算××火箭的方向密集度提供了方便。 本文认定影响××火箭密集度的决定性因素是起始扰动,而影响起始扰动的主要因素是燃气流特别是旋转发动机的燃气流作用力。为了提高××火箭的密集度,重申了在定向器上铺钢板以减小燃气流作用力的意见;提出了降低现有炮口转速(例如折半)和推迟旋转发动机点火的建议,对此作了定量论证。 本文还在一般意义上探讨了弹体自转对推力偏心临界段的影响问题,指出当自转速度较高时,推力偏心临界段长度趋近于半个弹道波长,即趋于与起始扰动临界段长度相等。     

单室多推力轮孔装药设计方法

该文针对提高火箭密集度及装填密度的要求，设计了双辐条轮孔装药药型。根据装药几何形状，导出了在火箭发动机工作过程中燃烧面积及通道截面积变化规律的计算公式。根据装药工艺及推力方案设计要求，提出了双辐条轮了孔装药设计方法。利用该文提出的装药药型及数学模型进行火箭发动机装药设计，不但能够有效地提高中小型火箭发动机的装填密度，而且还能够根据弹道设计要求，获得多种推力方案。     

火箭动力系统试车台结构受力特性

针对火箭动力系统试车台结构系统复杂、冲击荷载作用时间长的特点,运用大型有限元程序ANSYS,建立了试车台整体结构模型,研究了试车台结构在火箭发动机推力冲击荷载下的受力特性。结果表明,试车台结构动力系数与火箭推力荷载上升时间t₀和结构自振周期T的比值密切相关,当比值趋近于0时,动力系数最大值为2.0,当比值大于0且不超过1.0时,动力系数从2.0到1.0递减,当比值大于1.0时,动力系数在1.0到1.2之间。     

火箭炮射表编拟及发射诸元快速装定研究

研究火箭炮射表编拟方法，分析了射表试验数据处理中的阻力系数辨识、出炮口初速确定、主动段终点诸元数据处理、动态推力数据提取等，建立火箭炮射表刚体六自由度弹道模型，利用编写的火箭弹六自由度弹道仿真程序，对某远程火箭弹进行仿真计算；针对传统方法进行火箭弹发射诸元装定中容易出现的问题，提出在火控计算机实现火箭弹发射诸元快速装定的方法，并给出程序流程图。     

远程火箭弹简易控制方法

通过数值仿真分析了弹道风、质量偏心、推力偏心、初始扰动等各种扰动因素引起远程火箭弹落点技术散布的机理,指出火箭弹落点散布主要来源于主动段,且主动段终点速度矢量的方向散布是造成落点散布的关键.在此基础上,提出了一种简易控制方法.该方法通过稳定火箭弹主动段姿态,减小了火箭弹主动段终点速度矢量的方向散布,抑制了各种扰动因素引起的技术散布,提高了远程火箭弹的射击密集度. 该方法具有控制效果好、系统简单、易于实现等一系列优点.     

轨/姿控发动机推力矢量测试平台动态特性分析

采用模态分析法解耦矩阵,建立轨/姿控火箭发动机推力与推力矢量测试平台系统的传递函数,采用有限元方法预估了固有频率,并通过实验模态分析方法对测试平台系统进行了精确测试,得出了测试平台在实际安装状态下4 kHz以内的各阶固有频率、阻尼比、主振型、留数等模态参数.验证了有限元方法的分析结果和测试平台系统的合理性,并通过仿真计算和模拟实际试车状态的实验,验证了所建立的传递函数的准确性.     

小力值火箭发动机推力测量静态标定装置研制

以压电石英测力平台为核心,建立起一套小力值火箭发动机推力测量的静态标定装置,解决了静态标定中液压加载出现的问题.通过实验获得了测力平台的各项静态性能指标,并对该静态标定系统进行了不确定度分析.结果表明:该压电石英测力平台具有良好的静态特性,其线性度、重复性指标都在1%以内,且该静态标定系统测量结果的不确定度远小于5%,测量精度比较高.因此,该测力平台的各项静态指标能够满足小力值火箭发动机的推力测试要求.     

多管火箭发射动力学普遍方程的研究

多管火箭武器系统的总体论证，总体设计，需要对系统进行发射动力学分析。该文用图论的观点分析多管火箭发射系统的结构，用多刚体动力学的分析方法，把多管火箭系统风化为火箭弹，俯仰部分，回转部分和载体部分４部分刚体，适当改进了多刚体动力学中动力学增广体的概念，使之更适合于多管火箭武器这一特殊系统的发射动力学分析。