固体火箭发动机绝热层三维可视化技术研究

直观展示固体火箭发动机绝热层的厚度变化对维护发动机的工作性能有着重要作用。针对大尺寸结构工件,微小厚度变化显示相互制约的难题,提出了基于颜色渲染的绝热层厚度三维可视化方法。首先采用曲率精简法对原始点云数据进行预处理,在大比例精简点云数据的同时,保留绝热层厚度变化特征信息;然后利用基于优化准则的扫描线三角剖分算法对精简后的点云数据进行三角剖分;最后根据设定的基准面,构建颜色映射模型,将绝热层厚度值转换为颜色信息,并对其进行渲染,通过颜色变化展示出绝热层的厚度变化。实验结果表明,该方法在展示长度为11 150 mm的发动机粘贴绝热层的同时,能精确直观显示出绝热层小于0.5 mm的厚度变化。

固体火箭发动机绝热层脱粘的红外热波无损检测

文章描述了运用红外热波无损检测技术对固体火箭发动机试件绝热层脱粘进行检测的原理和实验过程。实验研究结果表明,该技术可对固体火箭发动机钢筒与绝热层之间的脱粘作快速有效的检测。

高过载条件下固体火箭发动机绝热层失效研究

根据化学反应 /两相流耦合,建立了铝粒子燃烧模型,通过化学反应速率模型的模化湍流燃烧,对含铝推进剂固体火箭发动机在高过载条件下的内流场进行数值研究。结果表明,过载条件下燃烧室局部异常铝滴积聚及剧烈的化学放热反应是导致绝热层异常烧蚀的主要原因。

固体火箭发动机绝热层脱粘的脉冲热像检测分析

为了给红外热像法在固体火箭发动机绝热层检测中的应用提供科学依据,用数值模拟法分析了绝热层脱粘脉冲热像检测的基本规律。得到了决策参数与结构参数之间的多变量关系,并对部分检测规律进行了实验验证。最大温差和最大对比度与脱粘尺寸之间的关系,可用分段线性函数近似描述,随着脱粘尺寸的增大,最大温差和最大对比度都增加;最大温差和最大对比度与绝热层厚度的关系是非线性函数关系,随着绝热层厚度增加,最大温差和最大对比度迅速下降;钢壳厚度的增加,对从绝热层一侧的单面法检测有利。所得数据和结论为固体火箭发动机绝热层脱粘的脉冲热像检测提供了指导。

固体火箭发动机绝热层缺陷对药柱燃面影响的数值模拟

发动机绝热层人工脱粘层局部产生缺陷时，使药柱燃面曲线偏离设计曲线，导致发动机内弹道性能也偏离设计值。为了模拟这种缺陷对药柱燃面的影响，扩展了原通用坐标程序的计算范围，并又新增加了一些基本图形的算法。改进后的算法可适用于绝热层有或没有缺陷的药柱燃面计算。针对绝热层缺陷建立了三种燃烧模型，计算分析了缺陷类型、结构与位置尺寸对药柱燃面的影响，为分析绝热层有缺陷的发动机性能提供了基础。

固体火箭发动机绝热层脱粘的红外热像检测规律

闪光灯激励的红外热像检测法是一种非接触式的光学无损检测技术,有望应用于固体火箭发动机绝热层脱粘的在线检测。为了推进该技术在固体火箭发动机绝热层脱粘检测中的应用,用数值模拟和实验方法研究了固体火箭发动机绝热层脱粘脉冲热像检测的规律,得到了决策参数与结构参数之间的定量关系;提出了检测极限的确定准则,并计算了脱粘大小和深度(绝热层厚度)的检测极限;提出了脱粘尺寸的测量方法及误差修正公式。所得的方程、数据和结论为固体火箭发动机绝热层脱粘的红外无损检测提供了科学依据和操作准则。

用于固体火箭发动机绝热层的RTV硅橡胶

通过对RTV硅橡胶进行改性和用填料补强 ,提高其力学及粘接性能 ,以满足高温、高压、高速气流冲刷环境下的使用要求。

固体火箭发动机绝热层脱粘的红外无损检测建模方法

在制作固体火箭发动机绝热层人工脱粘缺陷的试件时,经常采用嵌入聚四氟乙烯插片的方法来模拟脱粘缺陷。多数情况下,插片很难取出。当插片与两侧材料不完全粘接时就会出现空气隙,且试件的上表面会有一定程度的凸起。首先证明了某试件中的缺陷是插片和空气隙组成的混合缺陷,然后进一步针对缺陷的组成、位置和凸起的有无建立了多种仿真模型并进行了仿真计算,通过对仿真结果进行分析比较,得出了一种计算精度较高、且比较简单的建模方法。

大长细比固体火箭发动机绝热层气囊粘贴技术研究

本文着重介绍绝热层气囊粘贴技术及其固体火箭发动机绝热层粘贴应用结果。该方法可有效地解决长细比大的固体火箭发动机绝热层整体粘贴问题。

固体火箭发动机绝热层粒子侵蚀特性数值模拟研究

针对固体火箭发动机高浓度颗粒流冲刷下的粒子侵蚀绝热层问题,运用Standard k-ε湍流模型和颗粒轨道模型对某型地面模拟过载试验发动机进行三维两相流数值模拟,分析两相流场特性,基于Oka粒子侵蚀模型计算某型EPDM绝热层的粒子侵蚀率,并与7次地面模拟过载试验发动机粒子侵蚀试验结果进行对比。数值结果表明,该粒子侵蚀模型可靠且精度有保证,能够正确预示绝热层粒子侵蚀特性;计算与试验所得的侵蚀率分布范围基本相同,计算所得最大侵蚀率偏大,最小相对误差4.69%,平均相对误差约13.89%;但侵蚀分布特征与试验结果不完全一致,分析认为粒径分布数据与真实值的偏差是侵蚀分布特征存在差异的主要原因。研究结果可用于工程中EPDM绝热层高浓度颗粒冲刷下的粒子侵蚀分析,能够为固体火箭发动机绝热层设计及热防护可靠性研究提供参考。

基于某固体火箭发动机绝热层的一种新型机械缠绕工艺

针对某固体火箭发动机的绝热层现有的诸多问题及缺点,研发了一套新型的机械绝热层缠绕技术,采用剪叉臂作为主要的支撑部件,丝杠进给的方式,将气囊预先支撑成型,再进行绝热层的缠绕,弥补了人工缠绕的诸多问题。同时完成了正负气压控制系统以及下位机控制系统的设计,为以后的发动机绝热层缠绕问题提供了可行的方案。

固体火箭发动机绝热层炭化厚度的估算方法

固体火箭发动机燃烧温度很高,故在发动机壳体和推进剂药柱之间应用绝热层隔离。大多数固体火箭发动机的绝热材料采用能隔热、防烧蚀、并充有填料的橡胶。填料的作用在于使炭化层粘附在衬垫上,以使未炭化、未烧蚀的剩余绝热材料不受高温气体的冲击。表1是固体火箭发动机绝热层最常用的橡胶(粘合剂)和填料。

固体发动机绝热层横观各向同性超弹性本构模型

固体火箭发动机绝热层因内部存在短纤维,其力学行为难以准确表征,为了建立考虑短纤维影响的本构模型,针对芳纶短纤维增强三元乙丙橡胶材料开展了平行于压延方向(0°)与垂直于压延方向(90°)的拉伸试验,验证了绝热层材料内部短纤维近似定向分布的假设;同时基于断面SEM图像分析了绝热层材料的纤维抽离、纤维断裂、基体损伤等失效行为。基于试验观测,在应变能密度函数中引入纤维项,建立了适用于绝热层材料的横观各向同性超弹性本构模型,并通过0°、45°和90°单轴拉伸试验验证了该模型的准确性,不同角度预测误差均在10%以内。最后,利用该模型给出了在不同方向上绝热层简单变形的应力响应表达式。

三元乙丙橡胶绝热层在固体火箭发动机中的应用

从研制固体火箭发动机三元乙丙橡胶绝热层的实际情况出发,围绕三元乙丙橡胶绝热层的关键技术烧蚀和粘接性能的提高,着重分析了绝热层配方组分、粘贴工艺特点、烧蚀性能评价体系,提出了目前国内三元乙丙橡胶绝热层存在的问题及其发展方向。

固体火箭冲压发动机补燃室绝热层烧蚀试验研究

补燃室热防护系统研究是飞航导弹固冲发动机研究的一项重要内容。设计了固冲试验发动机,采用新型绝热材料作为补燃室绝热层,并通过直连式试验研究考核该绝热层在补燃室恶劣条件下的工作情况,为固冲发动机补燃室热防护系统研究提供了可借鉴的资料。

固体火箭发动机内绝热层烧蚀质量损失计算

运用较完备的烧蚀模型,采用了动边界显式差分格式,对固体火箭发动机内绝热层的烧蚀及其温度场进行了耦合计算。计算得到烧蚀率、炭化率、烧蚀厚度和炭化厚度,以及根据绝热层的工作时间计算出内绝热层的质量损失及发动机工作完成后一段时间内后效炭化质量损失。采用该方法不仅能使内绝热层设计更为合理,而且为后效推力的研究打下了基础。

柔性无卤含磷体系EPDM绝热层在固体火箭发动机中的应用

介绍了所研制的柔性无卤含磷体系EPDM绝热层在某固体火箭发动机中的应用,包括绝热层的主要性能指标,绝热层与推进剂的化学相容性,绝热层界面粘接性能;绝热层模压制件工艺实验结果及绝热层在地面静止试验发动机上的试验情况,实验结果表明,该绝热层密度低、烧蚀性能和成型工艺性良好,并且环保、特征信号低完全满足某固体火箭发动机的绝热问题。

长时间工作固体火箭发动机长尾喷管外绝热装置设计

固体火箭发动机长尾喷管周围一般安装有电子仪器,故而对喷管壳体表面温度有严格的限制。对于某长时间工作的发动机,为满足喷管壳体表面温度要求,同时降低消极质量,设计了一种新型双腔外绝热装置,以实现在较小的消极质量下具有较好的绝热性能。对该绝热装置进行了内流场及传热计算分析,而后进行了绝热结构优化及试验验证。结果表明:该双腔外绝热装置可以将长时间工作固体火箭发动机长尾喷管外壁温度从483℃降低至103℃,降低约78.7%;而采用同等材料同等质量的常规外防护装置只能从483℃降低至227℃,降低约53.0%;而要达到相同的防护效果,同等材料常规外防护装置的质量将增加约160%。双腔外绝热装置中段及尾端处温度随时间变化趋势与实测结果吻合较好,有望应用于其他长时间工作发动机。

固体火箭发动机绝热层温度场的有限元计算方法

利用有限元法计算了固体火箭发动机绝热层在移动边界条件下的二维温度场.采用碳化层-热解面-原始材料的二维碳化烧蚀模型;推导了将热解气体对流项作为源项的有限元计算方法;采用当量对流换热系数和当量热流的方法处理复杂边界条件.采用无限插值法获得移动边界条件下的三角形网格,提高了网格生成速度和网格质量.计算结果表明,利用有限元法计算固体火箭发动机绝热层的温度场收敛性和稳定性都较好.

固体火箭发动机燃烧室绝热层的设计与研究

通过对固体火箭发动机燃烧室绝热层作用、种类及其隔热机理的研究 ,分析了绝热层材料的性能特点 ,论述了绝热层配方选择与结构设计的过程 ,并给出了较优的材料选择和结构设计方法 ,对绝热层的具体工艺实施阶段具有一定的指导意义。