固体推进剂燃气的粘度、定压比热容、热导率和音速研究

为获得不同固体推进剂工作燃气的粘度(η)、定压比热容(cp)、热导率(λ)和音速(a)参数,补充现有数据不足,为其作为导弹和航天运载器等工程应用提供技术支持,采用最小吉布斯自由能法,对五种推进剂在900~3500 K温度范围和5~15 MPa压力范围内的粘度、定压比热容、热导率和音速进行了研究,并拟合出计算方程。不同推进剂的粘度和定压比热容的相对拟合偏差基本在±2%以内,热导率和音速最大的相对拟合偏差基本在±4%以内。研究结果表明,根据计算模型所获得的结果比较准确可靠,并且能够满足工程应用的精度要求,因而所获得的计算方程可为固体推进剂的工程应用提供基础热物性数据。

固体发动机挂机滑块与壳体连接结构优化

为使挂机固体火箭发动机滑块结构在满足使用要求的同时结构质量最轻,对固体火箭发动机滑块与壳体连接结构进行了加强优化设计。优化设计包含参数敏感性分析和拓扑优化两部分,并对优化后的壳体及其滑块结构进行了静力试验。结果表明,通过在固体火箭发动机壳体与滑块连接区域增加过渡的方式,能够使壳体应力大幅降低;对壳体应力最敏感的参数为轴向过渡区域高度,对壳体质量最敏感的参数为加强区域厚度;通过拓扑优化,滑块加强结构减重60.44%,减重效果显著;发动机壳体滑块结构静力试验应力结果与有限元计算结果趋势一致,误差小于10%,验证了设计方法的合理性和准确性。试验结果表明,优化后的壳体能够满足使用要求。

固体发动机点火适应性试验及其低温下药柱内孔应变分析

为了深入研究壳体材料、推进剂配方、药柱m数、初始温度等因素对丁羟类推进剂固体火箭发动机的整机可靠性结果的影响,进行了多台钢壳体和碳纤维壳体发动机在-40、20、60℃下的地面点火验证试验。试验发现,该类发动机在-40℃低温下点火易发生失效,且失效多发生在点火信号发出后的压强上升阶段。为此,对各发动机低温点火下的药柱内孔点火应变速率进行了计算。结果表明,失效的主要原因是推进剂低温延伸率偏低,难以适应点火增压过程引起的高应变条件。