Self-ignition characteristics of the high-speed ramjet kinetic energy projectile in the launch process

To research the self-ignition characteristics of high-speed ramjet kinetic energy projectile in the launch process, the self-ignition process based on the solid fuel of polyethylene was numerically simulated by using the dynamic grid technology. The effect of different muzzle velocity on the self-ignition performance, and the effect of opening the blockage at different times on the flow field stability of the combustion chamber and the flow field characteristics after the solid fuel ramjet stabilized were analyzed. The results show that the occurrence of self-ignition is not only related to the pressure, temperature in the combustion chamber, and the muzzle velocity, but also to the content of C_2H_4 and its degree of mixing with air in the combustion chamber. After the kinetic energy projectile gets out of the muzzle and before the blockage opens, there is oscillation occurring in the combustion chamber. The higher the muzzle velocity of the kinetic energy projectile, the more prone to the occurrence of the self-ignition and the negative effects can be avoided due to the pressure oscillation in the combustion chamber. The effect of opening the blockage at different times on the flow field stability after the self-ignition occurs in a period of time is weak. After the blockage opens, the solid fuel ramjet can reach a stable working condition quickly.

大口径炮弹增程技术对固体推进剂的要求

大口径炮弹增程技术的发展,使常规火炮射程产生了新的飞跃,增程炮弹将成为21世纪弹药发展的新宠。本文从底排增程、火箭助推增程和冲压发动机增程3个方面对此技术进行了简要介绍,并分别探讨了作为炮弹增程技术支撑的各种固体推进剂(底排推进剂、火箭推进剂和贫氧推进剂)对其性能的特殊要求。

冲压增程炮弹发动机工作性能分析

简述了冲压增程炮弹的增程原理,建立了固体燃料冲压发动机内流场的流动及燃烧模型;对60mm实验发动机内流场进行了数值模拟,并通过与国外实验数据的比较,证实了该模型正确;通过数值模拟结果分析入口空气状态对发动机推力和比冲性能的影响,所得结论对冲压增程炮弹的设计具有较强的理论指导意义。

弹用固体燃料冲压发动机性能预示

为快速准确揭示固体燃料冲压发动机性能,提出一种在燃烧室考虑热力计算的性能计算模型。通过查找进气道中正激波位置,进行了进气道、燃烧室、喷管耦合计算。并以VB为平台,开发出通用的发动机性能计算软件。以一种固体燃料冲压增程弹为例,计算结果与实验数据进行了对比,表明该方法可快速的预示发动机整体性能,缩短设计周期,能够满足方案设计阶段的精度要求。

聚乙烯在高速冲压推进动能弹中的燃烧特性数值模拟

为了研究聚乙烯在高速冲压推进动能弹中的燃烧特性,进行了高速冲压推进动能弹全弹一体化流场的数值模拟研究,分析了冲压发动机工作和非工作时流动特性差异,以及冲压发动机工作时聚乙烯的燃烧和推进特性。结果表明,冲压发动机工作时,燃烧室内压力均匀,中心轴线平均压力约为2.1MPa。随着轴向距离x的增大,火焰锋面先靠近固体燃料表面后逐渐远离。在再附着点之前,随着轴向距离x的增大,固体燃料的表面温度与燃面退移速率均持续增大,在再附着点附近达到最大值,然后不断减小。在本研究设计的气动构型下,高速冲压推进动能弹产生的额定推力、净推力分别为250N和76N,基于燃料的比冲为10593m·s^(-1)。

固冲增程炮弹三维流场数值仿真

为进一步进行优化设计,提高冲压增程炮弹性能,建立了冲压增程炮弹的三维计算模型,采用Navier-Stokes理论、以Fluent流场计算软件为平台对固冲增程炮弹进行了三维流场数值仿真。对冲压增程炮弹的流场结构与阻力特性进行了比较分析。结果表明:在非设计状态下(M=2.5)的总阻力系数比设计状态下(M=3.0)的要大,主要是由于空腔及底部的阻力变化所引起的。在攻角变化的情况下,结果亦然。从而为冲压增程炮弹的总体设计提供了重要的理论依据。

高速冲压推进动能弹自点火工作过程数值模拟研究

为了研究高速冲压推进动能弹在自点火过程中的工作特性,数值模拟了基于聚乙烯为固体燃料的高速冲压推进动能弹自点火过程,分析了自点火过程中的点火延迟时间,喷管出口堵盖打开前燃烧室的流场变化规律,以及堵盖打开火焰稳定后燃烧室流场变化规律和全弹性能。结果表明:高速冲压推进动能弹由于其初始的独特结构(喷管出口堵塞),点火延迟时间短,自点火能够成功进行;堵盖打开前,燃烧室压力发生了剧烈的振荡,并且燃烧室内化学反应增强了振荡效应;堵盖打开并且燃烧室火焰稳定后,高速冲压推进动能弹的额定推力为283 N,净推力为83 N,基于聚乙烯燃料的比冲为9129 m·s-1。

固体燃料冲压增程炮弹力学分析

采用有限元法对某固体燃料冲压增程炮弹及其零部件在火炮膛内的结构完整性进行了系统分析.建立了三维有限元模型,研究了高过载下各部件受轴向、径向和切向惯性力综合作用下的应力、应变分布.结果表明,中心锥支座和堵盖处应力集中严重,在初步设计时必须重点考虑;增大支柱宽度和厚度有利于降低最大应力;其他零部件的应力、应变均能满足强度要求.该研究为固体燃料冲压增程炮弹的结构设计提供了有用依据.