有/无尾喷流效应影响的导弹侧向喷流干扰数值研究

为研究尾喷流效应对导弹尾端直接力装置侧向喷流与主流流动干扰的影响,采用三维流场CFD仿真方法。首先,对带X形尾舵的旋转体和带发动机的旋转体进行模拟,分别证明了所采用的计算方法对侧向喷流干扰流场和发动机尾喷流求解的能力;其次,开展了侧向喷流与主流在有/无尾喷流影响下的干扰流动数值计算,研究了0°攻角情况下尾喷流给压强分布、压力系数、对称面马赫数及流线、侧向力及力矩放大因子和后弹体流场结构带来的变化。结果表明:尾喷流会大幅提高侧向喷流的效率;尾喷流不会改变侧向喷口上游的流场结构,但对弹体底部、尾舵后缘及侧向喷口下游区域的流场结构影响较大。

某固体发动机推进剂加速老化及自然贮存解剖试验研究

针对机载战术导弹发动机的长寿命使用要求,开展了固体推进剂高温加速老化试验和发动机自然贮存解剖试验,并分别测试了固体推进剂在不同环境温度下的力学性能,对比了高温加速老化和发动机自然贮存老化之间的差异。结果表明,该固体推进剂在高温加速老化和长期自然贮存后,最大延伸率均明显下降,发动机自然贮存13 a后,推进剂的延伸率略优于高温加速等效老化13 a的试验结果。此外,发现采用常规拉伸速率下测试固体推进剂老化后的性能存在一定的局限性,建议增加固体推进剂围压力学性能测试,有利于推进剂老化后性能的评判。

固体推进剂药浆流平性对发动机装药结构完整性的影响

为分析固体推进剂浇注质量对发动机装药结构完整性的影响,首先采用流平仪对推进剂药浆放置不同时间后的流平性进行了试验,然后通过单轴拉伸试验和微 CT 扫描试验对相应条件下推进剂的力学性能和孔隙率进行了研究,最后结合有限元计算方法对发动机装药的结构完整性进行了分析。结果表明,随着推进剂药浆放置时间的增加,推进剂流平性逐渐变差,药浆放置 5 h 后药面有条痕堆积现象,但推进剂的单轴拉伸力学性能差异并不大。通过微 CT 扫描试验发现,推进剂药浆放置时间由 1 h 增加到 5 h,孔隙率由 2.65‰增大至 7.97‰,使得推进剂泊松比降低,导致发动机装药在低温点火压力载荷下的变形增大,安全欲度降低。

不同应变速率下HTPB固体推进剂低温力学性能试验研究

为研究在-50℃低温下HTPB推进剂的力学性能与装药结构完整性的相关性,开展了推进剂不同应变速率下的拉伸试验,并通过快慢组合拉伸试验测试发动机低温点火条件下的力学性能。结果表明:在-50℃低温下,随着应变速率的增大,推进剂应力-应变曲线的“双峰”现象越来越明显;在快慢组合拉伸试验中,由于低应变速率拉伸时产生的初始损伤和高应变速率拉伸时的损伤累积,使得高应变速率下的延伸率增量仅为11%左右,与单应变速率下的拉伸结果差异较大。

空空导弹固体火箭发动机舰用化关键技术分析

针对空空导弹舰用化趋势,考虑了航母作战环境,梳理出低易损发动机技术、高安全点火技术、高仿真环境试验技术等关键技术。通过进一步分析关键技术的国内现状,对目前空空导弹固体火箭发动机舰用化工作给出如下建议:建立健全固体火箭发动机低易损性相关标准和评估体系,推进HTPE推进剂工程化进程和低易损壳体技术进步;开展激光点火器关键技术攻关;开展拦阻冲击、制动冲脱等试验设备研制。

空空导弹发动机安全使用寿命评估分析

针对空空导弹安全使用寿命问题,对国内外固体火箭发动机使用寿命评估方法进行了总结,并以AIM120空空导弹为例,详细说明了该空空导弹发动机贮存寿命和挂飞寿命的评估过程。结合目前国内通常采用的发动机寿命评估方法及空空导弹发动机延寿时采用的方法,对比了国内外的技术差异。结果表明:应进一步完善发动机寿命评估方法体系,加强固体推进剂在交叉载荷作用下的力学性能研究,完善装药结构完整性理论,发动机交付后应同时开展发动机使用寿命监测计划。

固冲发动机补燃室二次燃烧实验研究

采用不确定度评定的地面直连冲压实验设备,对某全尺寸固冲发动机补燃室二次燃烧进行了实验研究。通过测定比冲效率,确定了不同的燃气发生器喷嘴结构、空气进气角度、进气头部距离和补燃室长度对二次燃烧的影响,并进行了机理分析。结果表明,五喷嘴比冲效率较高,燃气的切入方式对补燃室二次燃烧有重要影响;增大入射角度,可提高比冲效率,但加剧了燃烧产物在补燃室内的沉积;补燃室头部距离不宜过大,比冲效率不随头部距离线性增加;补燃室长度增加,可使比冲效率提高,但效果并不理想。

固体火箭冲压发动机的工作特性分析

通过数值计算 ,分析了燃气流量固定的壅塞式固体火箭冲压发动机、等空燃比工作的固体火箭冲压发动机和非壅塞固体火箭冲压发动机的高度特性和速度特性。结果表明 ,当导弹的飞行高度和速度变化时 ,燃气流量固定的壅塞式固体火箭冲压发动机性能变化最大 ,燃速压强指数为 1 0的非壅塞固体火箭冲压发动机的性能基本实现了等空燃比调节。贫氧推进剂的燃速压强指数越高 ,非壅塞固体火箭冲压发动机燃气流量的自适应调节能力越强。

膏体推进剂冲压发动机一次燃烧试验

针对额定流量和流量调节条件下膏体冲压发动机一次燃烧组织稳定的要求,提出了一种燃面自适应燃烧组织模式,设计了一次燃烧组织试验系统,进行了一次燃烧组织试验。试验结果表明,推进剂输送稳定,点火时序和推进剂输送时机合理,防回火措施有效,燃烧室压强经过调整后能够稳定在设计值附近。燃面自适应燃烧组织模式可以实现燃面的自适应调节,使推进剂输送和燃烧保持平衡,保证发动机的一次燃烧稳定。

固体火箭发动机燃气二次喷射推力矢量控制试验研究

介绍了固体火箭发动机卧式六分力试车台系统及其测量原理,设计了燃气二次喷射固体发动机试验系统,完成了燃气二次喷射发动机原理性试验。试验结果表明,二次喷射具有放大作用,燃气二次喷射能产生较大的侧向控制力。试验得到的推力矢量控制偏角为7°,二次喷射燃气侧向比冲为2 366.4 N.s/kg,其效率远高于液体二次喷射。

硬质隔板双脉冲发动机内流场仿真研究

基于脉冲隔板总开孔面积一定的情况下,研究了不同级间开孔形式对一脉冲壳体绝热层烧蚀和流动损失的影响,对带硬质隔板的双脉冲发动机进行了内流场数值计算。结果表明:隔板背壁区涡流会加重绝热层烧蚀,燃气再附着点附近烧蚀情况最严重;改变开孔形状和布局对隔板流动损失影响不大,但优化开孔倒角设计可改善隔板孔流通能力;减小隔板外缘孔径并加开隔板中心孔能有效减轻绝热层烧蚀。

过载条件下固体火箭发动机内流场及绝热层烧蚀研究

为了研究过载对发动机内流场和绝热层烧蚀的影响规律,对过载条件下的固体火箭发动机开展了数值仿真和旋转过载试验。仿真与试验结果表明,过载量值和含铝量是影响过载条件下固体火箭发动机粒子聚集浓度分布及绝热层严重烧蚀区域的主要因素,在进行发动机设计时应综合考虑,以保证发动机工作的安全性、可靠性。

固体火箭冲压发动机工作包线分析

根据固体火箭冲压发动机工作原理和三维数值仿真与试验结果,建立了较为符合实际的进气道、燃气发生器和补燃室工作数学模型,并对进气道和固体火箭冲压发动机的工作包线进行了分析,提出了进一步拓宽固体火箭冲压发动机工作包线的措施,得出对燃气流量进行调节,是扩大固体火箭冲压发动机工作包线的一种可行的方法。

固体火箭冲压发动机在空空导弹上应用的优势

通过对采用固体火箭冲压发动机和固体火箭发动机的导弹在不同高度下的弹道性能计算和分析,得出采用固体火箭冲压发动机的导弹在射程、速度、机动性等方面都比采用固体火箭发动机的导弹具有很大的优越性,希望能够为我国今后发展固体火箭冲压发动机技术提供一些理论支撑。

某发动机壳体烧穿故障分析及改进设计

采用故障树分析(FTA)的方法,针对某发动机壳体烧穿的各种影响因素进行了分析,通过流场仿真及地面模拟过载试验验证了分析结果,并根据分析结果进行了改进设计及试验验证。试验结果表明,改进措施有效,能够保证固体火箭发动机安全可靠工作。

空空导弹发动机尾流对后弹体烧蚀的数值分析

针对发动机尾流对空空导弹后弹体的烧蚀现象,采用CFD流场数值计算方法开展了三维流场数值计算,并与飞行试验结果进行对比,分析了尾流烧蚀后弹体的原因,研究了飞行高度及飞行马赫数对尾流烧蚀效应的影响,结果表明:高速外流与高温尾流在后弹体附近产生的流动干扰是尾流烧蚀后弹体的主要原因;飞行马赫数一定时,尾流对后弹体的烧蚀随着飞行高度的增加而严重;飞行高度一定时,尾流对后弹体的烧蚀随着飞行马赫数的增大而减弱;数值模拟与残骸上的烧蚀形貌一致,验证了计算方法的正确性。

用一台实验发动机测试发动机性能参数的方法

通过设计一台专用实验发动机进行试验 ,并应用参数辩识技术 ,测量确定发动机动态燃速、平均燃速、比冲等参数。通过理论分析和试验结果表明 ,该方法能准确测量性能参数 。

二元混压超音速进气道数值模拟与试验研究

通过多方案二元混压超音速进气道的设计分析,优选出5种方案进行了数值仿真,确定了用于试验研究的进气道方案。在此基础上,进行了1∶3缩比模型风洞吹风试验,获得了多种工况下进气道的工作特性,分析了马赫数、攻角和侧滑角等参数对进气道性能的影响。结果表明,设计分析方法可行,可用于弹用超音速进气道的设计和验证。

低温点火条件下发动机装药结构完整性分析及验证

为评估某固体发动机装药低温点火条件下安全系数,开展了发动机装药结构完整性仿真和试验研究。基于三维线粘弹性模型,通过有限元软件分析了某发动机装药在低温和内压载荷下的结构完整性。利用快速建压试验系统模拟了低温下发动机点火升压过程,获得装药体积变形和最大主应变。对比仿真和试验结果,完成了相应条件下的泊松比反演。结合推进剂低温快慢组合拉伸试验,得到推进剂在模拟低温点火条件下的最大延伸率,从而获取发动机药柱在低温点火条件下的安全系数。

固体火箭发动机燃烧室和喷管热防护安全限设计系统

随着固体推进技术的发展 ,越来越多的战术导弹采用了单室双推力固体火箭发动机 ,燃烧室和喷管的受热情况严重 ,必须对其进行深入研究 ,以保证发动机可靠工作。文中对此建立了集药柱几何计算、内流场、传热与烧蚀于一体的计算系统 ,并形成了成熟的软件 ,对一具体算例进行了绝热结构和烧蚀结构防护层的安全厚度设计 ,与工程实际应用厚度的比较表明 ,此系统用于工程中方便可靠。