单自由度自动翻转平台力学特性研究

目的 提出一种单自由度自动液压翻转平台,综合分析其力学特性,验证是否适用于固体火箭发动机振动试验换向过程。方法 根据液压设计理论,推导液压缸伸缩位移与翻转角度的数学关系,通过对翻转架进行静力学分析,确定翻转平台的极限受力位置,并解析受力与翻转角度之间的具体关系。针对极限受力位置的翻转架连同机架联合体,进行静应力分析,验证其稳定性。结果 翻转架处于初始水平位置时,液压缸承受最大压力,翻转角度为90°时,液压缸受拉轴向力出现最大值。翻转架的应力分布不均匀,应力最大值出现在其中部,最大应力值远小于许用应力,其强度满足应用要求。结论 翻转平台的力学性能满足设计和使用要求。另外,极限位置静力学受力分析和运动过程分析的结合评价方法,能够合理判定轴支撑翻转类机械装备的力学性能。

水下应用固体运载火箭发动机设计研究

针对水下应用固体火箭发动机受体积及环境条件限制的问题,从固体火箭发动机壳体、喷管等方面分析了国外水下应用固体火箭发动机的技术现状和发展趋势。从总体设计和需求分析角度出发,给出了为提高水下应用固体火箭发动机性能需要开展的一些关键技术研究和所能借鉴的技术经验。

高过载条件下固体发动机内流场及绝热层冲蚀研究

针对 Φ31 5 mm实验发动机和某发动机工作状态及结构特点 ,进行了发动机燃烧室内三维两相流动数值模拟和内绝热层的炭化冲蚀规律研究。计算中应用了颗粒轨道模型和二阶迎风有限体积方法 ,对纵、横加速度载荷下的两相流动进行了模拟 ,分析了纵、横向载荷对两种发动机燃烧室内粒子场和聚集带的影响 ;应用绝热层炭化冲蚀和两相流粒子热增量模型 ,分析了实验发动机在多种纵、横向过载作用下的绝热层冲蚀规律。在与 Φ31 5 mm实验发动机结果对照后 ,修正了炭化冲蚀计算所需参数 ,进一步预示了发动机的三维两相流场和炭化冲蚀率 ,并在 35 gn 过载下分析了推进剂含铝量对粒子聚集密度和炭化冲蚀的影响。

高能固体推进剂技术回顾与展望

综合了国内外高能固体推进剂及其含能原材料研究历史和现状 ,分析了高能推进剂的最新进展和未来发展趋势 。

高过载条件下绝热层烧蚀实验方法研究 (Ⅰ)方案论证及数值模拟

分析了高过载对固体火箭发动机流场和绝热层烧蚀的影响规律,提出一种新的研究思路:采用数值模拟方法来预示发动机三维两相流场,建立高过载流场模拟实验装置,开展绝热层烧蚀实验,建立高过载条件下的绝热层烧蚀模型,在此基础上发展高过载发动机绝热层设计和烧蚀预示方法。其中关键技术是高过载流场的模拟,对粒子加入法和弯管分离法两种方案进行了论证,认为弯管分离法原理上是可行的。为了验证这种方案的可行性,开展了弯管通道两相流的数值模拟研究,计算结果表明弯管装置具有使凝相粒子聚集形成高浓度粒子流的功能。

基于遗传算法的固体火箭发动机参数优化设计

基于连续型遗传算法,并与工程设计方法及相关结构有限元计算结果紧密结合,建立了固体发动机优化模型。以固体发动机的冲质比为目标函数,对发动机工作压强、喷管扩张比和喉径等参数进行了优化设计。计算结果表明,采用遗传算法十分有效,能够快速获得最优解,提高发动机的整体性能。

三维药柱的热粘弹性有限元分析

采用三维模型,用有限元法分析固体火箭发动机的药柱在硫化降温、内压和轴向过载作用下的热粘弹性准静态响应,为实际结构设计提供参考。

含CL-20的改性双基推进剂的机械感度

研究了六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)的含量和燃烧催化剂对含CL-20的改性双基(CL-20-CMDB)推进剂机械感度的影响,并将CL-20-CMDB推进剂的机械感度与含3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱的改性双基(DNTF-CMDB)推进剂、含N-脒基脲二硝基酰胺的改性双基(FOX-12-CMDB)推进剂、几种定型的双基(DB)和含奥克托今的改性双基(HMX-CMDB)推进剂进行了比较。结果表明,CL-20-CMDB推进剂比有相似组成的DNTF-CMDB和FOX-12-CMDB推进剂的撞击感度高,比DNTF-CMDB推进剂的摩擦感度高,比FOX-12-CMDB推进剂的摩擦感度低。它比已定型的几种DB推进剂的撞击感度低(CL-20含量大于8%时)、摩擦感度高;比已定型的HMX-CMDB推进剂的撞击感度和摩擦感度都高(两种推进剂的氧化剂含量相当时)。

冲蚀条件下炭布橡胶绝热层烧蚀实验与计算

开展了冲蚀条件下一种炭布橡胶类绝热材料的烧蚀实验,研究了颗粒浓度和冲蚀速度对该绝热层烧蚀的影响规律。实验结果表明,实验条件下冲蚀速度是影响绝热层烧蚀的最主要因素;冲蚀速度较低时,即使颗粒浓度很高,烧蚀率也不是很大。在实验基础上建立了一种基于炭化烧蚀模型的烧蚀计算模型,即首先根据实验数据建立冲蚀状态与炭层厚度之间的关系,然后采用传统的炭化烧蚀模型进行烧蚀计算,计算结果与实验结果在一定程度上较为吻合。

喷管收敛段与喉部型面对喷管流量的影响

用Fluent计算流体力学软件对固体火箭发动机喷管流场进行了数值计算 ,研究了喷管收敛半角、喷管喉部上游圆弧曲率半径和喉部圆柱段长度对喷管流场的影响。研究结果表明 ,喷管喉部圆柱段长度对流量影响不大 ;喷管流量随喷管收敛半角的增大而减小 ;喷管流量随喷管喉部上游圆弧半径的增大而增大。所提供的结论可供喷管设计人员参考。

微型固体脉冲推力器内弹道性能的实验研究

对高速动能导弹飞行姿态控制和弹道修正用的多管微型固体脉冲推力器的内弹道性能进行了试验研究。其中，以单管挂药式结构的试验为主，并以贴壁粘结式结构试验作为对比分析。试验结果表明，所设计的原理样机工作正常，可进行重复试验；单管挂药式结构的各项内弹道性能均满足指标，且数据重复性好。但由于挂药引起的燃烧后期的碎药损失和挂药段装药后期的低压燃烧，使挂药式结构的比冲效率较低。

含缺陷固体装药燃烧异常实验分析

利用高速实时Ｘ射线荧屏分析技术，对固体火箭发动机装药经常出现的主要缺陷导致的异常燃烧现象进行研究，提出了含不同类型缺陷装药结构破坏的条件和模式，描述了推进剂裂纹、气孔和脱粘槽穴内的点火、燃烧和结构变形现象，分析了双基、丁羟、ＮＥＰＥ推进剂裂纹进一步扩展趋势和临界条件，为评估固体发动机含缺陷装药燃烧安全性提供了实验依据和分析方法。

装药燃烧增压过程中脱粘扩展条件实验分析

研究了在高增压燃烧条件下固体推进剂／绝热层界面脱粘进一步扩展的诱导因素，获得了脱粘传播速度与燃烧室点火压强梯度之间的经验关系及临界压强梯度，提出了三种脱粘扩展模式。研究表明，当脱粘槽较窄并且点火增压梯度较大时，脱粘前沿扩展较快。这种由点火冲击和燃烧诱导的壳体结构变形及裂纹扩展现象是固体发动机在点火起动时发生爆炸事故的主要原因之一。

固体火箭发动机喷管结构完整性分析

通过计算温度场和应力场,分析了喷管在发动机工作过程中的结构完整性。将燃气简化为一维等熵流,以确定喷管内型面所承受的温度和压强载荷。基于三维有限元模型,计算了喷管的瞬时温度场。然后,将温度场分析结果导入结构分析模型,用点-点接触单元模拟喷管材料之间的接触状态,对温度和压强载荷联合作用下的应力场进行了分析。结果表明,喷管结构是安全的。

固体火箭发动机燃烧室过载下的三维应力分析

采用三维线性粘弹性有限元模型,对固体发动机药柱、绝热层和壳体的应力场进行了分析,得出了固体发动机在轴向和横向过载作用下的应力。结果表明,药柱的前后端、翼槽和壳体-绝热层交界面均是产生裂纹或脱粘的危险部位,为固体发动机的结构完整性分析和结构设计提供了依据。

一种测量固体火箭发动机羽焰温度的数据处理方法研究

针对连续测量固体火箭发动机羽焰温度的特点 ,提出了一种新的发射率假设模型 ,并在此基础上提出了一种新的多波长高温计的数据处理方法 ,即通过处理两个不同时刻多波长高温计的测量数据 ,由计算可同时获知两个时刻的真温及光谱发射率 .实验结果表明 ,其真温计算值与火箭发动机设计者提供的理论值之差在± 2 0K以内 。

固体火箭发动机集成方案设计系统SRMCAD

研制了一种固体火箭发动机集成方案设计系统软件SRMCAD。该系统采用了模块化的结构设计,共有14个模块:即系统执行控制、系统输入、系统输出、数据文件管理、热力计算、总体参数优化、指标分配、燃烧室设计、装药几何设计、内弹道计算、药柱强度校核、喷管设计、点火器设计和质量特性计算。该系统以发动机性能方案设计为主,兼顾初步的结构方案设计,能在视窗操作系统上运行。

聚集状态对固体火箭发动机颗粒粒度分布的影响

开展了聚集状态下颗粒的收集实验和粒度分析,研究了聚集度和压强对粒度分布的影响规律。聚集状态的颗粒利用收缩管装置产生,采用一种颗粒收集方法对颗粒进行收集,并冻结其形态,对收集到的颗粒采用激光粒度分析仪进行了粒度分析。研究结果表明,聚集状态下颗粒平均粒度比常规条件下大很多,分布范围也较常规条件下宽得多,粒度分布曲线呈双峰或多峰分布,主峰比重很大;颗粒聚集度增大,颗粒粒度平均值增大,大粒度颗粒比重增加;颗粒粒度随燃烧室压强增大而增大。

弹箭贮存寿命预测预报技术综述

概述了弹箭系统贮存寿命预测预报技术的研究现状及研究方法。对弹箭系统的橡胶构件、发射药、推进剂、固体发动机的贮存寿命预测预报技术进行了详细介绍。阐明了现有技术的优点及缺陷,并且表明针对不同的产品应选择适当的方法及条件才能得出相对比较可信的预估贮存寿命。

涡流阀几何参数对固体发动机推力调节特性的影响

为了获得涡流阀参数对发动机推力调节性能的影响规律,针对涡流阀的加注方式以及几何结构,利用建立的基于涡流阀方案的固体火箭发动机推力可调实验系统开展了实验研究。通过实验结果的分析,得到了加注环孔径、涡流室高度和直径以及中心进气面积的不同对涡流阀调节性能的影响规律。结果表明:适当降低涡流室的高度、较大的中心进气面积、较大的涡流室直径有利于提高涡流阀的调节性能。因此,可以通过对涡流阀结构的优化设计来提高发动机的推力调节性能。