基于加速老化与三维粘弹性有限元分析的固体导弹发动机寿命预估

为了预估固体导弹发动机的贮存寿命,通过推进剂加速老化试验,得到该推进剂延伸率随贮存时间的变化规律;应用三维粘弹性有限元分析方法,对发动机贮存一定时间后直接点火发射过程进行数值仿真,从中得到药柱在点火增压和轴向过载联合作用下最大Von Mises应变随贮存时间的变化规律;将推进剂的延伸率与推进剂药柱最大Von Mises应变进行对比,利用结构完整性评估准则,得到发动机的贮存寿命。该方法可为固体导弹发动机的设计和使用提供参考。

固体导弹发动机药柱长期重力作用下的解析计算

为分析固体导弹发动机在长期重力作用下的位移、应力和应变,用应力函数推导了发动机药柱水平贮存时的弹性和粘弹性解析解,给出了相应的计算公式。根据Burgers模型表征的药柱力学特性,用弹性和粘弹性有限元分析法对发动机药柱进行了数值计算。算例分析表明,解析解与有限元解吻合较好,误差小于1%。

导弹发动机壳体粘接质量红外热波检测

发动机壳体粘接质量检测对确保整个导弹武器系统的安全可靠具有重要的意义。采用平底洞和预埋聚四氟乙烯薄膜层模拟各种类型壳体与绝热层的粘接缺陷,基于主动式脉冲加热的红外热波方法进行了检测研究,采用图像序列微分增强算法提高缺陷的检测能力,并与超声C扫检测结果进行了对比,实现了缺陷大小和深度的定量识别。结果表明:红外热波方法的检测速度远远快于超声C扫,其检测效率较高;该方法适用于复杂结构及任意形状的缺陷,便于实现在线检测,具有较强的工程应用价值。最后,给出了热波方法在导弹发动机壳体粘接质量检测中的适用范围及检测策略。

长期贮存的固体发动机药柱脱粘界面裂纹分析

为了分析长期贮存的固体导弹发动机药柱脱粘层界面裂纹在燃气内压和轴向过载联合作用下的扩展情况,建立了发动机药柱在包覆层与推进剂之间脱粘的三维有限元计算模型,并于脱粘界面的裂纹尖端设置三维奇异裂纹元,模拟脱粘界面裂纹扩展。在包覆层与推进剂之间设置不同深度脱粘,计算了在燃气内压和轴向过载联合作用下不同贮存期、不同深度的界面裂纹尖端的应力强度因子,得到了界面裂纹应力强度因子随贮存时间、脱粘深度的变化规律,对长期贮存的固体发动机脱粘界面裂纹的扩展进行了分析。

含内聚空洞固体发动机药柱的寿命预估

为了对含内聚空洞固体导弹发动机的贮存寿命进行预估,采用加速老化试验,得到该推进剂最大延伸率随贮存时间的变化规律;应用三维粘弹性有限元分析方法,对含内聚空洞的发动机贮存一定时间后直接点火发射过程进行数值仿真,从中获得发动机药柱在点火增压和轴向过载联合作用下的最大Von Mises应变。将不同贮存期药柱的最大Von Mises应变值与推进剂的最大延伸率进行对比,利用结构完整性评估准则,给出了某发动机药柱不同贮存期间内聚空洞大小的允许值。该方法可为含内聚空洞固体发动机的判废提供定量参考。

固体发动机药柱表面裂纹分析

为确保含表面裂纹的固体发动机能正常点火发射,基于线粘弹性三维有限元,确定发动机药柱点火发射时的危险部位,在危险部位设置不同深度的裂纹,于裂纹尖端构建奇异三维裂纹元,模拟裂纹扩展,分别计算随着裂纹扩展所对应裂纹深度的各类应力强度因子,由此判断裂纹的稳定性。通过对某翼锥柱组合型并含前后伞盘的固体发动机药柱在点火发射时的数值分析,评估了药柱表面裂纹的稳定性。

钨合金破片对固体推进装置的毁伤效应实验

为研究钨合金破片对固体推进装置的毁伤效应,依据功能等效和强度等效原则,设计了固体导弹发动机缩比等效靶标,并以球形钨合金破片为毁伤元,开展了质量为3.1g与4.7g的钨合金破片分别以不同入射角、不同初速侵彻固体导弹发动机靶标的实验,对3种典型实验现象进行分析。结果表明,当钨合金破片侵彻比动能在垂直靶标方向上的分量小于7.81×10^(6)J/m^(2)时,在贯穿发动机外层壳体后仅对推进剂造成结构破坏;当钨合金破片侵彻比动能在垂直靶标方向上的分量为1.03×10^(7)J/m^(2)时,侵入推进剂后还剩余少量动能,会先破坏推进剂结构,然后引起推进剂延迟燃烧,甚至引起发动机爆炸;当钨合金破片侵彻比动能在垂直靶标方向上的分量大于5.22×10^(7)J/m^(2)时,贯穿发动机外层壳体后能立即引燃推进剂。

林爽:我国早期的弹道导弹总设计师

相比钱学森等导弹航天功臣,林爽这个名字确实不甚响亮,但绝对是一个不应忘却的名字。因为他是我国导弹航天事业的早期开创者之一,是我国早期的弹道导弹总设计师,他不仅全程参与东风一号导弹的仿制和东风二号导弹的自主研制,还是我国固体弹道导弹与固体导弹发动机的主要创始人,为我国的导弹航天事业做出了奠基性贡献。