固体火箭发动机推力偏心分析与试验研究

零部件的设计公差、加工误差和装配误差会使固体火箭发动机产生推力偏心。该文从理论上详细分析了推力偏心产生的原因及其控制方法，重点归纳了零件设计公差、加工误差和装配误差等参数对推力偏心的影响程度及其量值范围。以六分力试验原理为基础建立了合理的试验系统。用该系统对某发动机的自身侧向力数据进行点火测试，试验结果与理论分析较吻合，验证了理论分析的正确性。所得结论对发动机的设计、装配质量和导弹控制研究具有较大指导意义。     

载荷识别技术在火箭推力偏心测试中的应用

目的 研究将载荷识别技术应用于火箭发动机推力偏心测试,用载荷识别方法提高推力偏心测试精度。方法 推导火箭发动机推力载荷识别的基本关系式,对推力偏心测试装置进行动态特性测试,获取其动态传递函数矩阵,用推力偏心测试得到的响应数据反求火箭发动机推力载荷。结果 获得了某火箭发动机的推力偏心角数据。结论 载荷识别技术应用于火箭发动机推力偏心测试,方法简便,数据处理可靠。     

基于微型涡喷发动机的轴对称矢量喷管特性

以微型涡喷发动机为平台进行了收敛型轴对称矢量喷管的数值特性模拟和实验验证。以雷诺时均方程为控制方程,采用SSTk-ω模型研究了在微型涡喷发动机设计状态下轴对称矢量喷管不同几何偏转角下的俯仰推力矢量角特性、推力特性等,并基于该型微型涡喷发动机推力矢量特性实验对仿真模拟结果进行验证和补充。数值模拟和实验的结果表明,喷管出口几何偏转角在0°到20°之间,发动机推力损失较少,且俯仰推力、俯仰推力矢量角与几何偏角具有良好的线性关系。     

变推力固体火箭发动机非稳态影响因素研究

为研究不同因素对喉栓式变推力固体火箭发动机非稳态调节特性的影响,利用Fluent软件的网格动态层变模型,对喉栓匀速调节过程中的内流场进行仿真计算,主要分析了喉栓运动速度、喷管主要结构参数以及推进剂压强指数对非稳态特性的影响.结果表明喉栓运动速度以及推进剂压强指数对非稳态调节特性影响最大,喷管收敛半角对非稳态调节特性影响较小,喉栓半径以及喷管扩张角对非稳态调节特性基本没有影响.     

单室多推力轮孔装药设计方法

该文针对提高火箭密集度及装填密度的要求，设计了双辐条轮孔装药药型。根据装药几何形状，导出了在火箭发动机工作过程中燃烧面积及通道截面积变化规律的计算公式。根据装药工艺及推力方案设计要求，提出了双辐条轮了孔装药设计方法。利用该文提出的装药药型及数学模型进行火箭发动机装药设计，不但能够有效地提高中小型火箭发动机的装填密度，而且还能够根据弹道设计要求，获得多种推力方案。     

火箭推力偏心特性研究

该文应用巴特勒提出的五面体双特征曲线网格方法对火箭喷管扩张段内的非定常非对称流场进行了数值模拟,获得了锥形喷管侧向推力随时间的变化曲线。分析表明,该文计算的侧向推力结果与定常状态下的数据是吻合的。证明五面体双特征曲线网格方法可用来研究非定常流动条件下的推力偏心特性。     

固体火箭发动机喷管喉部沉积问题的探讨

本文根据端面燃烧固体火箭发动机点火试验中出现的喷管喉部沉积问题进行了初步的分析研究,归纳了点火试验中喷管喉部沉积的一些现象和规律,分析了喉部沉积对发动机内弹道性能的影响,探讨了喷管喉部沉积的机理、主要影响因素及消除措施等。探讨中认为在喷管流动中存在的凝聚相金属氧化物粒子是喷管沉积物的物质来源,凝聚相粒子在燃气流中存在滞后,有它自己的流线,凝聚相粒子可能与壁面撞击与接触,在某些条件下则可能沉积。这个沉积过程与在喷管壁面喷涂金属氧化物耐高温涂层的过程有相似之处,壁表面的粗糙度、壁面温度、材料性质以及凝聚相粒子的大小、粒度分布、入射角等影响沉积物与壁面的粘结剪切强度。由于燃气流对喷管壁面的摩擦力及强烈的加热作用,则可能使沉积物熔化、流动,受到冲刷甚至被吹掉。对于小喷管端面燃烧的固体火箭发动机容易发生较严重的喷管喉部沉积问题,喷管喉衬材料的选择、内表面的加工光洁度、台阶间隙、收敛段的造型以及喉衬的热容量等对喉部沉积都是有影响的。     

微爆轰推力器的冲量研究

利用瞬时爆轰假设以及小药量线性近似,假设推力单元内的微量含能材料的爆轰反应在瞬时完成,从理论上计算了微爆轰推力单元在真空中的冲量和推力,并在此基础上研究了含能材料的爆热、产物的等熵指数以及喷管的长度对单元的冲量和推力的影响,并通过数值模拟得到喷管底部压力曲线及单元冲量随喷管药柱长度比的变化.结果表明,推力单元的冲量随装药质量、等熵指数和比爆热的增大而增加;为了获得理想的推进性能,喷管的长度不能小于装药长度的4倍.     

长金属丝对固体推进剂燃速和装药的影响

应用热传导基本原理初步建立金属丝对装药轴向燃速影响的数学模型,定性地分析金属材料和推进剂的性质与尺寸对轴向燃速的影响规律,结果与实验结果基本一致。另外,分析两种燃烧速度——推进剂自身固有燃速与轴向燃速对火箭发动机装药燃烧面变化的影响规律,推导出装药燃烧面、推力、锥角、到达等面燃烧的时间、余药量等计算公式,以及与嵌入金属丝的根数和位置之间的关系,作为双向燃烧装药设计的计算基础。     

推力矢量喷管设计与气动特性分析研究

二元矢量喷管结构简单,隐身特性好,在多种隐身飞机上得到了应用。本文发展了一种“圆转方”二元喷管型面设计方法,基于此方法设计了二元喷管和两型矢量喷管,一型通过二元喷管壁面几何偏转实现,另一型由塞式中心体偏转实现。数值模拟了“圆转方”喷管以及这两型矢量喷管的内外流场,对其推力系数、流量系数、有效推力矢量角等性能参数进行了计算和分析对比,给出了对二元矢量喷管设计具有参考价值的推力矢量角的影响因素及其影响规律。     

大长径比固体火箭发动机旋转发射过程装药结构完整性分析

以某防空导弹大长径比双推力固体火箭发动机装药为研究对象,为全面分析导弹旋转发射出筒过程中承受的各类载荷,采用基于三维黏弹性有限元法,对发动机点火出筒过程应力-应变场进行了数值计算. 结果表明,内压载荷、轴向过载及角加速度过载是影响装药结构安全的主要载荷因素,装药的凸台后端面是危险部位,悬臂段的轴向过度伸长可能造成通道阻塞现象,可引发内压剧升甚至壳体破坏的危险. 提出改进装药工装,防止微裂纹的出现;设置有效的装药悬臂段固定支撑机构;优化发动机燃气通道燃通比等方法优化发动机结构.      

固体装药人工脱粘层前缘界面脱粘分析

基于某固体火箭发动机装药结构的人工脱粘结构,分别对壳体、绝热层、衬层和药柱进行结构化网格划分。在固化降温过程中,对装药结构尤其是头部人工脱粘层前缘部位分别进行线性结构分析和考虑到边界非线性的接触分析。通过对两种结果的比较,分析边界非线性的引入对前缘应力应变的影响;然后通过头部人工脱粘部位界面之间的接触正应力,对人工脱粘前缘部位进行脱粘分析。相比线性分析,边界非线性的考虑使得人工脱粘层前缘部位应力应变的数值模拟更加接近真实水平,可以更准确地进行前缘部位的脱粘分析。     

固体火箭发动机人工脱粘层最佳深度的获取方法

基于三维线性粘弹性有限元方法,利用MSC/NASTRAN有限元分析软件,以某含伞盘的星形与圆柱形组合药型的发动机为例,对温度载荷作用下发动机前人工脱粘层的深度进行调整．通过建立各种脱粘层深度发动机的三维有限元模型,计算在温度载荷作用下脱粘层不同深度时伞盘最大Von Mises应变值．根据最大Von Mises应变变化的规律,结合生产实际找出人工脱粘层的最佳深度．     

基于体烧蚀模型的后效推力预示方法研究

为了获得固体火箭发动机的高空后效推力,提出了基于气相环境双区体烧蚀模型。考虑粒子侵蚀热效应,将发动机熄火后燃烧室的瞬时压强和温度与绝热层烧蚀放气量进行耦合迭代的后效推力预示方法。根据某固体火箭发动机燃烧室绝热层的结构布局和工作参数,计算得到绝热层的碳化烧蚀率、烧蚀质量损失速率、温度场分布、炭化层孔隙结构和发动机高空后效推力,后效推力曲线与发动机遥测数据包线上限吻合,验证了预示方法的可行性。     

固体火箭发动机参数辨识软件关键技术研究

固体火箭发动机参数辨识技术日益成熟,但相应参数辨识软件在实现过程中仍面临两个关键技术问题,即试验数据的直观交互前处理和数据匹配以及精确计算复杂几何构型装药的燃面-肉厚数据以供辨识模型模块调用。为解决上述两个问题,本文通过调用R语言内核,对试验数据进行必要的前处理和直观数据采样。将试验数据曲线与理论计算结果曲线之间的时间偏差量作为待辨识参数纳入辨识过程;并利用实体造型法,以访问几何造型平台内核的方式计算燃面-肉厚关系。通过对一组典型的翼柱形装药发动机试车数据进行辨识,验证了该方法的可行性、可信性和高效性。