全弹状态下固体火箭发动机跌落有限元仿真与试验验证

为预示垂直冷弹发射火箭弹高空意外跌落情况下的破坏形式并辨明其危险源,针对固体火箭发动机跌落安全性问题,基于瞬态动力学方法,开展了全弹状态下固体火箭发动机30 m跌落过程有限元仿真与试验研究。结果表明,全弹跌落过程中主要通过尾舱、喷管扩张段、控制舱与地面钢板塑性形变与失效来消耗冲击能量,从而确保燃烧室壳体与喷管收敛段壳体结构完整;地面钢板厚度增加使撞击过程中钢板形变量与撞击时间减小,燃烧室壳体与喷管最大应力增大,相比于14 mm钢板,50 mm钢板最大形变量减少93%,撞击时间减少34%,燃烧室壳体最大应力增大1倍;全弹以一定的角度倾斜跌落,有利于充分发挥燃烧室壳体与喷管壳体等部件承载能力,跌落角度减小使全弹与地面钢板撞击过程中尾舱和喷管部件形变与失效部分减少,但会导致燃烧室壳体与喷管壳体应力增大,从而增加其折断风险。