冲压-火箭的固体推进剂燃速控制实验研究

为了得到10,000N-s/kg以上的比冲,本文对冲压发动机高金属含量的贫氧固体推进剂的燃速控制进行了试验研究。运用了一般固体推进剂中所使用的方法(控制组份粒度和利用催化剂来促进、抑制氧化剂分解反应)控制了这类富燃推进剂的燃速,在4～7MPa燃烧室压力下,燃速通常为3mm/s。采用细颗粒组份和三氧化二铁催化剂配制的高燃速燃料可用于初级火箭发动机(燃气发生器)中的端面燃烧型的药柱,而由粗颗粒和氟化锂(LiF)配制的低速燃料则用于内孔燃烧型药柱。对以HTPB粘合剂为基础,添加含有硼的10％镁铝合金并以过氯酸铵或过氯酸钾为氧化剂的燃料的研究结果表明,1) 端面燃烧药柱,在7～10MPa燃烧室压力下,燃速为10mm/s;2) 内孔燃烧装药,在2～3MPa燃烧室压力下,燃速为15mm/s。燃气发生器中的燃烧产物大多数细的足以通过喷管,而且,温度很高足以在补燃室中自动二次点火     

含硼贫氧推进剂固体火箭冲压发动机性能

含硼贫氧推进剂固体火箭冲压发动机的性能预示是在热力计算基础上进行的,其热力计算就是贫氧推进剂在给定一、二次燃烧条件下的热力计算。本文简要介绍了贫氧推进剂非化学平衡体系热力计算的原理,分别对壅塞式和非壅塞式固体火箭冲压发动机进行了不同情况的热力计算。结果说明:用能量高的含硼推进剂,固体火箭冲压发动机的比冲显著提高。燃气流量不可调的壅塞式固体火箭冲压发动机的性能随工作高度和飞行马赫数的变化会有较大的变化,非壅塞式固体火箭冲压发动机的变化较小。     

固体火箭冲压发动机工作包线分析

根据固体火箭冲压发动机工作原理和三维数值仿真与试验结果,建立了较为符合实际的进气道、燃气发生器和补燃室工作数学模型,并对进气道和固体火箭冲压发动机的工作包线进行了分析,提出了进一步拓宽固体火箭冲压发动机工作包线的措施,得出对燃气流量进行调节,是扩大固体火箭冲压发动机工作包线的一种可行的方法。     

含金属丝端燃药柱的燃烧机理

用埋置金属丝的方法来提高端燃药柱发动机的推力是一种有效的方法。本文的目的在于阐明这种药柱的燃烧机理,以便为这种药柱的设计提供理论基础。文中详述了影响沿金属丝燃速的各种因素,并提供一些实验结果。实验研究表明,利用这种方法可以很大地提高燃速,并且借助于埋置不同的金属丝可以得到不同的燃速。因此,端燃药柱发动机推力的控制和调整可以利用埋置不同金属丝而得到。     

固体火箭冲压发动机无喷管助推器性能分析

采用一维准定常方法,对整体式固体火箭冲压发动机的无喷管助推器内弹道进行了计算.计算结果表明,随着燃面的推移,燃烧室压强下降很快,而推力增大;助推器比冲偏低;对于高燃速固体推进剂,燃速沿通道降低,固体装药通道燃烧成先收缩再扩张的形状.     

利用嵌金属丝药柱调节固体火箭发动机推力的计算研究

提出一种组合应用嵌金属丝药柱和引入负热流的方法实现火箭发动机推力调节的技术方案,即通过在金属丝暴露在燃气部分加入负热流改变沿金属丝燃速来改变发动机工作压力,实现对推力的调节。可行性研究的初步计算结果表明,该方案能够在一定范围内实现对火箭发动机工作特性的调节,推力大小随负热流密度的增加而减小;从加入负热流密度到推力重新稳定有一段滞后时间,滞后时间随负热流密度的增加而上升。方案的优点是控制系统结构简单,控制箱不需工作在高温条件下。     

非壅塞燃气发生器研制中的关键技术及解决途径

非壅塞燃气发生器作为整体式固体火箭冲压发动机主级工作的核心部件,在研究过程中,以理论分析为基础,通过大量缩比发动机试验,突破了燃气流量自适应性技术、富燃料推进剂配方研究及喷管防沉积等关键技术,取得了大量试验数据和宝贵经验。本文对其关键技术及实现途径作以简要论述。     

固体推进剂燃气发生器燃烧规内视研究

应用Ｘ射线高速实时荧屏分析技术（ＲＴＲ）对燃气性器内固体推进剂的燃烧规律进行了内视研究，分析了推进剂药柱结构参数与内弹道性能之间的关系，运用图像处理技术，分析了Ｕ型结构药柱在燃烧过程中的级间转换现象及其影响因素和圆柱形装药燃烧与内弹道之间的关系。获得了在工作条件下推进剂记燃速和绝支炭化侵刨速率，为进一步优化装药及磁结构参数，提高燃气发生器工作可靠性提供了实验依据。     

非壅塞固体火箭冲压发动机自适应调节特性

从理论和实验两方面研究了非壅塞固体火箭冲压发动机的自适应调节特性 .研究表明 ,理论计算与实验结果基本吻合 ;贫氧推进剂的燃速压强指数越高 ,自适应调节能力越强 ;当压强指数为 1时 ,空燃比不随空气流量变化 ,达到完全自适应调节     

基于Pro/E的含金属丝双推力药柱燃面计算方法

对于含有金属丝的双推力药柱，采用传统燃面计算方法不但工作量大，而且难于求解。利用Pro／E三维实体造型软件可以快速构造固体发动机装药．模拟药柱燃面推移过程。得到药柱燃烧的实时几何体，从而计算出不同时刻下药柱的几何参数和质量参数，为发动机内弹道性能精确预示提供可靠的原始数据。     

基于多燃气动力的水下变深度发射内弹道

为研究水下变深度发射导弹的内弹道问题,通过由多个燃气发生器组成的弹射动力系统,建立了水下发射的内弹道计算模型,介绍了可同时满足多种深度发射的内弹道仿真方法,进行了仿真计算。结果表明:在20～60 m的深度范围发射,可以通过调节3个燃气发生器的点火时序,得到18.9 m/s±3.4 m/s的出筒速度调节范围。由多燃气发生器组成的弹射动力系统是解决变深度发射导弹的有效途径。     

变燃速发射药膛内燃烧与内弹道过程研究

为了更好地描述与研究变燃速发射药膛内实际燃烧与内弹道过程,对30 mm火炮在两种装药量下应用内弹道势平衡理论求其势平衡点的位置及该点处的各参数。以坡膛处实测压力—时间曲线为标准求变燃速发射药膛内燃气的实际燃烧生成函数,用膛内实际燃气生成函数代替几何燃烧定律假设下的燃气生成函数,求解以势平衡态作为标准态的内弹道相似方程,并转化为弹道解。结果表明:应用内弹道势平衡理论描述和分析变燃速发射药膛内燃烧规律是可行的,拓展了其适用范围;通过对实际燃气生成函数的分析可以定性和定量地判断与研究变燃速发射药的燃烧性能;以变燃速发射药膛内实际燃气生成函数为基础求出弹道解具有准确性和可操作性。     

某小口径变燃速密实装药火炮内弹道两相流模型仿真分析

利用现代内弹道理论,建立了某小口径变燃速密实装药火炮内弹道两相流体力学模型,并进行了数值仿真分析。结果表明：变燃速密实装药能在控制膛压的情况下,有效提高弹丸初速;火药颗粒钝感层厚度和底火药量对弹道性能影响较大;压力波状况的模拟可用于火炮发射安全性分析。     

金属风暴武器耦合内弹道选药试验分析

介绍了用平均膛压、弹底压力和膛底压力描述的金属风暴耦合内弹道方程、耦合内弹道次要功系数,以及用绝热方程描述的火药气体后效期。分别在同装药量和优化装药结构条件下,计算典型耦合内弹道参数,并解释其物理现象。证明斯鲁哈斯基公式不适用于耦合内弹道选药计算,需要利用耦合内弹道程序修正药量。     

二级轻气炮内弹道过程数学建模及数值仿真

根据二级轻气炮的发射特点,采用经典内弹道模型描述药室里火药燃烧状况和活塞运动,同时采用一维非定常可压缩流动模型描述轻气室里的气体流动状态和弹丸运动,并通过活塞的运动状态将两者耦合,从而建立起二级轻气炮发射过程的内弹道数学模型;以某30 mm／120 mm轻气炮为基本计算模型,运用四阶Runge-Kutta法求解药室方程,运用二阶MacCormack格式求解轻气室方程,通过两部分的交替计算,实现二级轻气炮内弹道过程的数值仿真,为二级轻气炮的参数设计和发射性能的提高提供了理论依据。     

某多级杆式空气发射系统内弹道仿真与试验研究

为了满足某多级杆式空气发射系统的研制需要,建立了多空气瓶动力源时序开阀供气的多级杆发射系统的内弹道仿真模型,设计了模型正确性验证试验方案,开展了该系统的内弹道仿真与试验研究.描述了多级杆式空气发射系统的设计原理,根据该发射系统的工作原理,借鉴经典枪炮零维内弹道模型,建立了该空气发射系统弹射过程的内弹道模型,进行了通用工...     

实时初速概念及内弹道学面临的问题

在澄清若干概念基础上，给出了各速度量之间的确切关系，分析了以往内弹道学的不足，指出了内弹道学研究的努力方向。以往的火炮内弹道学，重点考虑的是初始诸元和装填参量基本确定条件下的内弹道学，是标准状态下的内弹道学。面对现代战争，内弹道学的一个重要使命，是精确快速提供野战条件下的实时初速。实时初速的确定，前提条件是快速精确确定发射现场初始条件及装填诸元实时变化，进而对标准初谏讲行精确修正。快速确写野战条件下弹丸实时初速所涉及的全部工作，即实时内弹道研容的内容。     

基于神经网络方法的库存枪弹内弹道性能变化规律研究

对某型单基发射药库存枪弹的理化性能和内弹道性能变化规律进行了研究。分析了弹道性能变化的影响因素，建立了库存枪弹内弹道性能的神经网络模型，并用此模型计算出各因素变化对枪弹内弹道性能的影响规律。     

埋头弹火炮零维内弹道模型及计算

基于对埋头弹火炮主要特点的分析,重点考虑气体泄漏的因素和弹丸挤进时的动态冲击效应,建立了零维即集．总参量法内弹道模型并对埋头弹火炮内弹道性能进行了模拟．结果表明,影响其内弹道诸元的关键因素为漏气及弹药的结构．     

考虑火炮身管后坐的内弹道两相流数值仿真方法

为准确计算火炮内弹道两相流动力学各参量以及膛内弹丸的运动规律,提出一种内弹道两相流动力学与 火炮发射动力学耦合计算的仿真方法。对经典内弹道、不考虑后坐运动的内弹道两相流以及耦合计算得到的内弹道 参量变化规律进行分析,耦合计算得到的膛压及初速与实验值吻合良好。分析基于经典内弹道理论和耦合算法得到 的弹丸运动规律,耦合算法能够得到反映膛内弹丸实际运动变化规律的结果,表明该方法可为内弹道和发射动力学 准确计算提供参考。