温度载荷对固体火箭发动机药柱表面裂纹稳定性影响

为了探讨环境温度对固体火箭发动机点火发射时药柱内表面裂纹稳定性的影响,以翼锥-过渡伞盘-圆柱组合药型的发动机为例,采用三维有限元方法,在发动机药柱的危险截面上沿危险方向预设裂纹,在裂纹尖端构建奇异三维裂纹元,计算在不同环境温度下点火发射时裂纹的应力强度因子。结果表明,药柱表面裂纹在伞盘顶端和圆柱段表面不会以张开方式扩展,伞盘顶端裂纹不会以滑开方式扩展,圆柱中段表面裂纹除低温外,在高温和常温点火发射时均自动止裂;伞盘裂纹若扩展将以撕开方式失稳扩展,低温较高温点火发射危险,圆柱中段表面裂纹可能以撕开方式扩展,高温较低温更为危险。     

基于ANSYS的药柱包覆层粘接质量敲击响应特性

文 摘 包覆层界面脱粘极易使药柱局部应力集中,影响药柱正常燃烧,使其运行存在严重安全隐患。针对药柱结构在加工或服役过程中粘接界面产生分层、脱胶等缺陷所带来的结构性能差、耐久性能低等安全问题,基于数字敲击检测理论对粘结结构内预置的不同种类缺陷进行研究,得知脱粘弹性系数k2直接影响脱粘缺陷程度,而其与敲击碰撞产生的应力持续时间成负相关性,因此利用ANSYS中显示动力学模块对敲击检测模型进行仿真分析,由数据结果提取出的应力持续时间界定影响包覆层粘接质量的不同因素对其产生的影响关系与程度。实验表明敲击检测能力会因结构中局部缺陷大小、缺陷深度、缺陷位置、敲击角度的不同产生相关性影响。     

大长径比自由装填式固体发动机温度载荷响应分析

以某自由装填式发动机为例,采用三维粘弹性有限元方法,获取不同长径比发动机药柱在高温（＋60℃）和低温（-40℃）时的结构响应,探讨不同长径比自由装填式固体火箭发动机药柱在温度载荷作用下的位移、应力和应变场变化规律。研究结果表明,对自由装填式固体火箭发动机长径比对位移场的影响最为显著,长径比分别为14.5和8.0时,发动机药柱的最大轴向位移高温时减小44.1%、低温时减小43.9%。大长径比自由装填式固体火箭发动机重点关注点火具安装及药柱支撑方式设计。     

气溶胶灭火剂的灭火机理及影响因素

研究了灭火气溶胶发生剂灭火的物理抑制和化学抑制机理，探讨了物理因素和化学因素对气溶胶发生剂灭火性能的影响，实验表明，发生剂的氧平衡值为-30，粒度为300～400目，药柱高径比为黄金分割比，药柱密度在1．3～1．6g／cm^3，水分质量分数控制在0．4％～0．6％时，可获得较佳的灭火性能。     

环境温度对发动机药柱影响分析

基于黏弹性模型,在环境恒温及周变载荷作用下,对某发动机管状药柱热应力进行了仿真,得到了药柱内应力场分布规律.结果表明:在恒温加载时,发现在距药柱对称轴0.103 7 m处附近应力取得了最大值,导致药柱应力剧烈变化,说明该处附近为固体发动机的热应力危险部位;在温度周变载荷作用下,在离壳体表面0.015 15 m附近出现应力最大值,同时发现药柱材料的微观结构发生错位,而这种错位继续发展就会出现宏观裂纹,最终导致发动机药柱脱粘而失效,从而影响弹道性能等.     

水射流切割粘弹性药柱的仿真研究

针对要求安全性高的水射流切割药柱操作,研究了如何安全有效的切割清除固体火箭发动机药柱问题。为改善和优化影响切割效果和安全性的射流器工艺参数,提出了基于LS-DYNA软件对五种不同条件下水柱冲击药柱的仿真方案。通过分析,得出水射流切割药柱的机理和合理的切割工艺参数。结果表明,喷口直径越大,导致切割深度越大但对药柱表面压强影响不明显。射流速度越大,导致切割深度越大并且药柱表面压强也越大。采取倾斜切割方式为佳。验证了仿真方案的有效性和实用性。     

发动机温度载荷响应仿真方法研究

该论文基于有限元方法对发动机降温过程进行了瞬态温度场仿真计算,确定了发动机在降温过程中达到温度平衡的时间,为发动机保温试验提供数据支撑。另外,发动机降温之后再进行升温,由于壳体和推进剂的热膨胀系数不同,在药柱内产生了热应力和热应变,该论文对该过程药柱的应力、应变分布进行仿真研究,为发动机温度梯度试验提供数据支撑。     

固体火箭发动机药柱表面缺陷的处理分析

为了分析发动机前翼槽、前伞盘、药柱中段、后伞盘和后翼槽表面划伤缺陷对发动机结构完整性的影响,结合工程实际中对划伤等药柱表面缺陷的铲槽处理方法,由无缺陷固体火箭发动机的结构完整性分析的结果,在发动机的危险部位设置划伤槽,在内压与轴向过载的作用下,用最大Von Misses应变准则评估发动机表面划伤时的结构完整性.     

前驱物种类对氧化铁/氧化硅核壳结构制备的影响

分别以Fe3O4、β-FeOOH、和α-Fe2O3作为前驱物,采用Stober水解法制备了氧化铁/氧化硅核壳结构,研究了前驱物种类和原料用量对二氧化硅包覆过程的影响.随着氨水和TEOS用量的增加,包覆层厚度增加,包覆更加均匀.对样品进行了扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和红外光谱(IR)表征.实验结果表明,在三种类型的前驱物中,二氧化硅在β-FeOOH表面包覆最均匀,包覆效果最好.     

碳纳米管/金属复合结构原子沉积机制及调控方法

利用分子动力学方法研究了两种典型金属原子在碳纳米管表面沉积的物理过程、结构形态及关键影响因素,并提出控制和改善金属原子对碳纳米管表面包覆能力的方法.结果表明,碳纳米管对金属的吸附作用和金属之间的聚合作用共同决定了金属在碳纳米管表面的沉积形态.为了使更多金属原子包覆碳纳米管,对于吸附能力强的金属,需要增加沉积过程的环境温度,而对于吸附能力弱的金属,则需要降低沉积过程的环境温度.与此同时,带电金属原子在沉积过程中能够有效促进吸附能力弱的金属原子对碳纳米管表面形成包覆.     

固体推进剂药柱热-机耦合分析及应用

基于有限元分析的基本原理,建立了热-机耦合问题分析的有限元基本方程,并对固体火箭发动机药柱在固化冷却过程进行了数值仿真.算例表明,热-机耦合分析方法能较好地仿真固体火箭发动机药柱的温度场和应力应变场,对药柱的结构完整性分析提供了一种分析方法.     

燃气机热泵系统的制冷性能

对燃气发动机驱动的空气．水热泵系统进行了制冷性能的实验研究．在充分回收发动机余热的情况下,在大范围工况下对影响系统性能的几个重要因素即蒸发器进水温度、蒸发器进水流量、燃气发动机转速以及环境温度等进行了实验研究．结果表明：环境温度31．2℃,蒸发器进水温度由12℃升高到23℃时,室内侧制冷量增加20．4％,系统一次能源利用率提高13.2％;另一方面,当发动机转速由1300dmin升高到190Cr／min时,系统一次能源利用率先增加15．2％,而后降低7．5％,在1600r／min出现峰值．最后获得燃气机热泵系统制冷的最优工况．     

双氧水一步法制促进剂TMTD工艺初探

本文从促进剂TMTD氯气氧化法和双氧水氧化法生产原理方面,进行对比分析,并根据兰州石油化工公司有机厂促进剂TMTD的生产实际情况,以及用双氧水法合成促进剂TMTD实验数据,对双氧水氧化制促进剂TMTD进行初步探讨。     

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,     

聚丙烯酸酯/SiO2双重包覆对铝颜料在涂层中应用性能的影响

为了增强铝颜料的耐腐蚀性和与树脂相容性,先后以溶胶-凝胶法和原位聚合法在铝颜料表面包覆了SiO2和聚丙烯酸酯（PA）。分析了SiO2和PA包覆铝颜料的理论基础,运用FTIR、XPS和SEM等表征了铝颜料的表面形貌和结构,并考察了原位聚合条件对包覆铝颜料涂膜性能的影响。研究表明：在实验条件下,单体用量0.7g、聚合温度85℃、聚合时间4-5h时,制备的双重包覆铝颜料在树脂中分散性和附着力明显提高,涂层具有良好的涂膜外观、光泽度和耐酸性。     

“化学反应摩尔焓变的测定”实验优化

针对实验"化学反应摩尔焓变的测定"传统方法存在的问题,提出了采用数据拟合方法进行实验设计的思路,并改进了实验装置,研究了锌粉用量、转速和环境温度等对化学反应摩尔焓变测量值的影响。结果显示:当锌粉用量是理论用量的2.15倍,转速达650(r.min-1)以及在室温25℃时,测得的焓变值误差较小。由10组测量值分析得到相对误差为-0.94,实验重现性较好。     

包膜剂添加方式对钛白粉包覆铝膜的影响

以TiCl_4气相氧化的钛白粉颗粒作为实验原料,通过钛白粉表面包覆水合氧化铝膜的包膜剂添加方式的研究,分析了包膜剂添加方式对钛白粉包覆铝膜的机理、过程pH变化、成膜晶型结构、表面形貌、比表面积和吸油量的影响。实验表明,顺流法、并流法和逆流法三种包膜剂添加方式形成水合氧化铝薄膜的化学反应、沉淀pH、晶型结构、表面形貌、比表面积和吸油量不同。并流法形成光滑、致密、均匀的勃姆石水合氧化铝薄膜,有利于降低比表面积和吸油量,提高钛白粉的颜料性能。     

基于J积分分析固体火箭发动机药柱界面裂纹的稳定性

为探讨某型固体火箭发动机药柱前端壳体/绝热层、绝热层/包覆层、包覆层/推进剂界面裂纹在点火发射时的稳定性,采用3维黏弹性有限元方法,通过在3维J积分柱面内脱黏裂纹尖端上构建奇异界面裂纹单元的方法提高计算精度,分别计算随着界面裂纹沿界面扩展不同深度的J积分,根据J积分随脱黏裂纹深度与位置的变化规律探讨脱黏裂纹的稳定性.结果表明,发动机点火发射时,对应发动机前翼槽结构的各界面裂纹J积分值为全局最大,并且各界面裂纹的J积分值随着脱黏深度的增加呈单调增长趋势,即当界面裂纹脱黏深度到达一定的深度后将失稳扩展.      

氢氧化镁基有机无机复合阻燃剂的制备

以Mg(NO)2·6H2O和氨水为原料,用直接沉淀法制备了纳米氢氧化镁,讨论了使用不同表面活性剂及其用量对纳米氢氧化镁的分散效果。同时,还进行了在氢氧化镁表面包覆有机阻燃剂THPC的研究,并采用SEM、TEM、FTIR、Zeta电位和热分析等手段,对包覆前后的氢氧化镁进行表征。实验结果表明,在氢氧化镁表面存在THPC有机包覆层。     

N2O-PMMA小型混合火箭发动机试验研究

为研究小型氧化二氮(N2O)-有机玻璃(PMMA)混合火箭发动机,搭建了试验平台,设计并制造了N2O-PM-MA混合发动机试验样机。通过试验验证了试验平台和发动机设计,获得了N2O-PMMA混合发动机燃料燃速和氧化剂质量速度的关系公式。利用试验数据分析了燃料药柱几何尺寸、氧化剂质量速度和发动机喷嘴喉径对燃烧效率及推进性能的影响,探讨了这种发动机的优化设计范围。研究结果为未来小型混合发动机的工程应用提供了试验平台和科学依据。