火箭蒙皮在岩石颗粒撞击下的变形与破坏

火箭井式发射过程中,发射场坪上的岩石颗粒在高速引流的作用下会向井口运动并有可能撞击到正在出井的火箭。为了预测火箭蒙皮在岩石颗粒撞击下的损伤情况,利用非线性显式动力学分析程序LSDYNA建立了岩石颗粒垂直撞击薄靶板的三维模型,分析了火箭蒙皮在岩石颗粒撞击下的动态响应。研究了岩石颗粒的速度、体积及其形状和桁条结构对蒙皮变形破坏的影响。研究结果表明:在岩石颗粒撞击下,火箭蒙皮主要发生弹性变形,局部区域发生塑性变形并产生1~5mm不等的永久凹陷。在撞击过程中,蒙皮的变形位移与岩石颗粒的撞击速度和体积近似成正比关系,且长方体岩石颗粒对蒙皮造成的变形破坏要小于球体岩石颗粒。此外,桁条结构在一定程度上可以提高蒙皮的抗冲击性能。

井式火箭发射场井口岩石颗粒运动规律研究

火箭井式发射过程中,受燃气引射作用影响井口会产生负压,导致井口周围的大气以较高的速度流向井内。为了预测井口周围发射场坪上的岩石颗粒是否会在引流作用下撞击到正在出井的火箭,在对某型火箭出井过程进行数值仿真的基础上提取出场坪流场数据,采用运动学分析法研究了岩石颗粒在场坪流场中的运动规律。研究结果表明:距离井口中心一定范围内,直径从几毫米到几百毫米不等的岩石颗粒在引流作用下能撞击到箭体;不同径向距离上相同大小的岩石颗粒,其撞击速度和撞击角度差别很小。相同径向距离上不同大小的岩石颗粒,直径越小撞击速度越高,直径越大撞击角度越大。