固体火箭发动机复合材料壳体破坏分析及优化

利用有限元计算软件ANSYS对轴向压力和弯矩联合作用下某型号固体火箭发动机复合材料壳体组合结构进行数值模拟。数值计算与实验结果对比分析表明:由于原结构的复合材料铺层设计不够合理,造成部分复合材料铺层局部应力过大,而导致结构未达到设计载荷即发生局部失效破坏。本文在结合实验分析和实物模型数值模拟计算的基础上,提出两种措施对原结构进行优化改进:增加局部补强纵向铺层数目以提高局部承载能力,从而提高整体承载能力;改变个别铺层材料以增强该层材料本身承载能力,最终提高整体承载能力。数值计算结果显示,两种改进结构均能提高整体结构承载能力15%～20%,实物实验表明改进结构可达到原结构设计承载能力的115%以上。     

固体火箭发动机高速旋转试验台设计

结合现有试验台的改造和重新设计,从方案设计、动力源选择、轴系部件设计、传感器选用与安装等角度,分析了在高速旋转试验台设计中应考虑的主要问题.提出了新的改进设计方案,实践检验是完全可行的,该设计方案实现了高速旋转条件下固体火箭发动机推力、压力的同时测量,解决了密封问题,试验过程中的振动和噪声减小,并且试验台的运行和维护性能也得到提高.     

高速高加速固体火箭发动机壳体力学模型的建立

具体分析高速高加速情况下，固体火箭发动机壳体所承受的载荷，建立了一种比较全面、准确的壳体力学模型，并提出了求解模型的有效方法，从而为壳体强度和刚度的计算提供了一种合理的方法。     

固体火箭发动机安全保险装置设计综述

介绍了固体火箭发动机安全保险装置国内外发展现状,归纳了安全保险装置的工作原理,为设计新型安全保险装置提供了思路,并指出了以后的发展方向.     

抑制中频不稳定性的固体火箭发动机设计

本文通过固体火箭发动机声振增益和阻尼机理的分析,中频不稳定性影响因素及其抑制的实验研究,在不降低发动机重量比冲和体积比冲的前提下,给出一种喷管和挡药板的合理结构设计,抑制了中频不稳定燃烧现象。其结果对固体火箭发动机的设计有实用意义,是抑制具有轴向振模的中频不稳定性的一种有效方法。     

固体火箭发动机优化设计的几个问题

本文对固体火箭发动机优化设计中几个关键性问题给出了解决的办法。     

对固体火箭发动机点火药量问题的研究

本文通过对影响固体火箭发动机点燃的主要因素的分析、探讨,从而提出了一条新的计算点火药量的公式。本公式综合考虑了药柱形状、主装药和点火的能量、药柱的温度、推进剂的性能、燃烧室自由容积以及燃烧面积等因素的影响。经过对十多种型号的固体火箭发动机的计算,都能得到比较满意的结果。可供设计、试验作参考。作为固体火箭发动机心脏的点火装置,共点火药量的确定,是一个很重要的问题,     

固体火箭发动机喷管喉部沉积问题的探讨

本文根据端面燃烧固体火箭发动机点火试验中出现的喷管喉部沉积问题进行了初步的分析研究,归纳了点火试验中喷管喉部沉积的一些现象和规律,分析了喉部沉积对发动机内弹道性能的影响,探讨了喷管喉部沉积的机理、主要影响因素及消除措施等。探讨中认为在喷管流动中存在的凝聚相金属氧化物粒子是喷管沉积物的物质来源,凝聚相粒子在燃气流中存在滞后,有它自己的流线,凝聚相粒子可能与壁面撞击与接触,在某些条件下则可能沉积。这个沉积过程与在喷管壁面喷涂金属氧化物耐高温涂层的过程有相似之处,壁表面的粗糙度、壁面温度、材料性质以及凝聚相粒子的大小、粒度分布、入射角等影响沉积物与壁面的粘结剪切强度。由于燃气流对喷管壁面的摩擦力及强烈的加热作用,则可能使沉积物熔化、流动,受到冲刷甚至被吹掉。对于小喷管端面燃烧的固体火箭发动机容易发生较严重的喷管喉部沉积问题,喷管喉衬材料的选择、内表面的加工光洁度、台阶间隙、收敛段的造型以及喉衬的热容量等对喉部沉积都是有影响的。     

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。     

星形装药固体火箭发动机优化设计

本文根据固体火箭发动机工程设计计算方法进行发动机性能分析,以重冲比为目标,满足各种技术条件下使药型参数、喷管直径、膨胀比达到最优。用 SUMT 法建立发动机最优化设计程序,在 TQ—16机上计算,结果表明,计算效率和最优结果令人满意。     

固体火箭发动机环境试验研究

固体火箭发动机是当前科技研究的尖端领域,对其进行深入的系统研究有着非常重要的现实意义。该文从探讨固体火箭发动机环境实验深入研究的重要意义出发,详细阐述了这项系统研究的重要性和重要地位。而后又深入分析了现阶段环境实验数据提出的必要性。最后,在这个基础上,笔者进一步阐述了固体火箭发动机环境实验任务建设策略。     

火箭发动机固体推进剂老化研究

针对影响长期储存固体火箭发动机性能的固体推进剂老化问题,探讨了固体推进剂老化的主要因素;从固体推进剂组分的影响、环境湿度、储存温度等方面分析了其影响固体推进剂老化的机理;对推进剂老化预估研究方法进行了比较详尽的总结和评述,重点分析了固体推进剂老化失效预估的力学性能法、活化能法、凝胶含量法、傅里叶红外光谱分析法和动态粘弹分析法,并对这些研究方法的内容和结果的可信度进行了分析.最后从深入研究固体推进剂的老化机理以及结合现代分析仪器的应用等方面对固体推进剂老化研究的发展趋势进行了展望.     

固体火箭发动机磁悬浮试验系统的自适应控制器设计

电磁悬浮技术是一种先进的无接触支撑技术, 其在固体火箭发动机试车架中的应用能够大大提高发动机推力测量的精度.首先介绍了磁悬浮试车架的工作原理及数学模型,然后对自适应PID控制器进行设计并通过基于dSPACE系统的仿真验证了其良好的控制性能.     

单室双推力固体火箭发动机的优化设计

本文采用惩罚函数法(SVMT 调用 BFGS 法)对单室双推力固体火箭发动机进行了最优化设计。设计中以发动机的最小重冲比为目标函数,以战术技术要求、结构强度、工艺限制等为约束条件;设计变量为装药几何及内弹道性能等10个参数。程序在 TO—16机上运行并获得成功。本文提供了相应的算例。     

固体火箭发动机装药结构完整性研究进展

针对固体火箭发动机装药结构完整性的计算与评估问题,总结与分析中外复合固体推进剂本构模型、结构完整性解析模型、结构完整性数值仿真.研究表明:首先,复合固体推进剂具有力学性能复杂的特点,分析影响复合固体推进剂力学性能的主要因素,为建立合适的本构模型提供方向;其次,复合固体推进剂不可压缩、大变形、黏弹性性能,对装药结构完整性...     

固体火箭发动机撞击点火数值模拟计算

装填高能复合推进剂的固体发动机,在跌落和撞击等情况下可能发生燃烧或爆炸. 为了对发动机低速撞击下的安全性进行评价,建立了发动机撞击靶板点火计算模型,采用热力耦合算法实现机械能和热能之间的转化,采用Arrhenius方程描述推进剂自热反应过程. 对直径为200 mm和480 mm发动机撞击靶板过程进行数值模拟计算,获得了与火箭橇实验结果一致的速度阈值范围. 结果表明计算模型能较好描述发动机撞击点火过程. 计算结果表明,装药量大的发动机撞击后更容易发生点火,发动机撞击点火速度阈值与装药量的对数成线性关系.     

固体火箭发动机喷口参数的数值计算

采用高精度数值分析格式，对二维轴对称、粘性、湍流流动方程进行研究。通过对固体火箭发动机喷管内流动的数值模拟，得到发动机喷口截面上的静温、静压和马赫数等流动参数。数值计算的入流边界条件分别设定为发动机燃烧室燃气的质量流量和总压，2种边界条件下的计算结果相比较差异不大，计算结果与试验测试结果的相对误差较小。通过理论计算与试验的比较，表明该研究方法具有切实可行的工程应用价值。