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...     

一种软隔层双脉冲固体火箭发动机点火冲击仿真分析

为实现对双脉冲固体火箭发动机Ⅱ脉冲点火冲击过程中燃烧室全域的数值计算,搭建了1种流固耦合求解器。该求解器基于ANSYS Workbench平台,使用用户自定义函数(UDF)功能进行了推进剂点火、燃烧和加质等模型的建立以及边界条件的定义。结合动网格技术,实现了对采用隔层式隔离装置的Ⅱ脉冲燃烧室的全域数值计算。计算结果表明,Ⅱ脉冲点火冲击过程呈现典型的大变形域流动特性,同时,流场中压强、温度等属性受到推进剂燃烧、加质和隔层形变的影响作用明显;固体区域中,隔层的各形变阶段可以明显区分,推进剂直角处应力集中现象显著。     

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.     

固体火箭发动机装药结构完整性冷增压试验研究

为研究固体火箭发动机(Solid rocket motor, SRM)点火阶段药柱的结构完整性,建立了气/液组合介质冷试车快速建压试验系统。该系统建压速率达300 MPa/s以上,可有效模拟发动机低温点火冲击过程。采用该系统对两台某发动机进行了多次低温冷增压试验,并完成冷增压试验后的热试车试验,获得了装药结构完整性失效边界,并初步验证了冷增压试验系统对某发动机安全工作无影响。     

大长径比固体火箭发动机旋转发射过程装药结构完整性分析

以某防空导弹大长径比双推力固体火箭发动机装药为研究对象,为全面分析导弹旋转发射出筒过程中承受的各类载荷,采用基于三维黏弹性有限元法,对发动机点火出筒过程应力-应变场进行了数值计算. 结果表明,内压载荷、轴向过载及角加速度过载是影响装药结构安全的主要载荷因素,装药的凸台后端面是危险部位,悬臂段的轴向过度伸长可能造成通道阻塞现象,可引发内压剧升甚至壳体破坏的危险. 提出改进装药工装,防止微裂纹的出现;设置有效的装药悬臂段固定支撑机构;优化发动机燃气通道燃通比等方法优化发动机结构.      

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。     

固体火箭冲压发动机一体化燃烧特性数值分析

为研究固体火箭冲压发动机性能,采用计算流体力学方法对包含进气道及补燃室的一体化燃烧流场进行数值分析,研究可燃燃气进口条件、飞行攻角以及进气道与补燃室过渡连接方案对补燃室掺混燃烧的影响。研究结果表明：燃气流量为0.08 kg/s时,燃气射流出现偏移,补燃室两侧壁面温度相差较大,燃气流量为0.3 kg/s时,燃气偏移现象基本消失;随着燃气流量增大,发动机推力增加;攻角增大使得进气道流量系数增大,强化空气与燃气混合燃烧效果,并最终提升发动机推力。进气道与补燃室的过渡连接方式影响进气角度,通过改变过渡连接方式将进气角度从50°增加至90°后,燃气流量为0.3 kg/s时,发动机推力提高10%,但会导致补燃室总压损失增大,发动机比冲降低2%。     

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.     

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.     

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.     

固体火箭发动机柔性喷管有限元建模及摆动分析

研究了固态火箭发动机柔性喷管有限元建模及摆动分析方法。利用基于自定义三向弹簧单元的柔性接头线性等效模型,建立了发动机柔性喷管有限元模型。根据试验数据对柔性接头模型进行修正,并对发动机柔性喷管进行了摆动分析。     

压力指数对固体火箭发动机推力调节影响分析

结合固体火箭变推力发动机的结构特点,介绍了喉栓式变推力发动机的调节机理,完成发动机结构及数学模型的建立。并且对影响发动机调节的主要因素压力指数进行了详细分析。通过对正压力指数推进剂、负压力指数推进剂进行了分析计算和对比,获得推力调节对推进剂压力指数的要求及研究方向,对固体变推力发动机的进一步深化研究起到指导作用。     

多级固体火箭制导方案设计与仿真

高超音速飞行器的发射要求满足多项终端约束条件,多约束条件对于带关机控制的液体火箭发动机来说比较容易实现,对于耗尽关机型固体火箭,需通过能量管理来消耗多余能量,满足约束条件.在待增速度的计算中引入能量管理,通过弹道设计和制导方法来进行终端能量的管理,实现具有工程应用价值的闭路制导,对多级固体火箭制导方案设计问题进行深入的研究.通过数字仿真,综合比较不同制导方案的制导精度,获得最优制导方案,为多约束条件下选择高精度制导方案提供参考.