含金属推进剂燃烧引起的裂纹／脱粘扩展

研究了用三元乙丙橡胶（ＥＰＤＭ）绝热材料和凯夫拉／环氧树脂包覆的聚酯基高延伸率推进剂燃烧时引起的裂纹扩展和脱粘．这些裂纹扩展和／或分支模式包括直裂纹、锯齿状单裂纹、伴有局部分支裂纹扩展以及起源于初始裂纹末稍具有两个或多个裂纹的分支．还研究了固体推进剂燃烧时的脱粘扩展．根据试验数据可求出脱粘扩展速度与燃烧室加压速率的函数．     

固体推进剂装药缺陷检测新技术

为实现对推进剂装药包覆层／药柱黏接界面脱黏缺陷的检测,采用x射线切向照相技术对典型推进剂装药包覆层／药柱黏接界面脱黏或分离的面积性缺陷进行了理论分析与检测试验,提出了适宜的检测条件和检测方法;解剖结果证明,采用x射线切向照相技术的检测结果准确可靠,该检测方法能有效控制固体推进剂装药的质量。     

研究含缺陷固体推进剂装药需关注的方面

对固体推进剂裂纹腔中的对流燃烧流场进行了数值模拟，模拟中考虑了对流燃烧与裂纹变形间的相互耦合、侵蚀燃烧、燃气对推进剂表面的对流传热等多种因素的作用，得到了燃气压强、温度、速度沿裂纹长度方向的分布。通过分析，给出了含缺陷固体推进剂装药工作性能研究需关注的几个方面，为含缺陷固体火箭发动机建立判废标准提示了研究方向。     

固体火箭发动机裂纹流场的数值模拟

固体推进剂表面裂纹在对流燃烧的作用下可能会引起裂纹扩展,即使裂纹不扩展,它也增加燃烧表面积,影响发动机燃烧室流场分布,因此,确定裂纹内的压强变化情况及裂纹内火焰传播情况,无论对于裂纹扩展的研究还是对于发动机整个燃烧室内流场的研究都具有重要的意义.采用NND差分格式,对含裂缝推进剂裂纹内的燃气压强随外界条件的变化情况和裂纹内部火焰传播情况进行了仿真计算,得到了不同增压梯度,不同裂纹尺寸情况下,固体火箭发动机裂纹内流场的分布情况,并分析总结出不同因素对裂纹流场的影响规律.     

含典型装药裂纹模拟发动机点火瞬态试验研究

对典型装药裂纹在模拟发动机点火瞬间的压强变化情况进行试验研究,研究了不同深度裂纹在不同点火升压速率、不同裂纹开口方向情况下裂纹尖端、裂纹入口以及燃烧室的压强变化情况。试验结果表明:裂纹开口方向对裂纹内压强变化影响不大,裂纹尖端压强峰值以及与燃烧室压强比的最大值受增压和几何条件的影响;增压越大,裂纹越深,压强峰值和压强比越大。     

含装药缺陷的固体火箭发动机性能评估综述

装药缺陷是影响固体火箭发动机安全工作的重要因素。为确保安全发射,需对装药缺陷所造成的发动机性能偏差进行分析,从而对发动机的工作性能作出评估。鉴于装药缺陷行为的复杂性,目前尚未建立起完善的评估体系。基于固体火箭发动机装药缺陷行为,综述裂纹和脱粘扩展的理论与试验研究方法,包括起裂准则研究、影响扩展的因素研究及推进剂材料断裂性能研究;分别从燃气进入裂纹的边界条件和燃气传播对裂纹扩展影响两方面,综述药柱裂纹与燃气相互作用机理的研究现状;为达到对含装药缺陷的固体火箭发动机完整工作过程进行数值仿真的目的,分别从燃面退移计算方法、流体-热-固体耦合计算方法和缺陷扩展计算方法3个方面,对含装药缺陷的固体火箭发动机数值计算研究进行了总结与分析,以期得到含装药缺陷的发动机工作性能数值指标,从而为发动机性能评估工作提供参考;对于装药缺陷行为研究及数值计算方法的发展作了展望,对我国含装药缺陷的固体火箭发动机性能评估工作提供一些有意义的启示。     

阶梯装药火箭发动机点火升压瞬态波动特性

在火箭发动机点火升压瞬态过程中,内流场的压强和温度波动特性在很大程度上影响着推进剂装药燃烧的安全与稳定。针对阶梯装药火箭发动机的特殊装药结构形式,对其在点火升压瞬态过程中的压强和温度波动特性进行研究,通过设置不同的观测点,对前后燃烧室内外通道不同位置出现的波动特性进行对比分析,并且得到在点火升压过程中各点的压强和温度分布及变化情况,为阶梯装药发动机的装药抗热冲击性设计与分析提供参考。     

端羟基聚丁二烯推进剂/衬层脱粘的断裂机理与断裂能获取研究

推进剂/衬层界面脱粘是破坏固体火箭发动机装药结构完整性的主要形式之一。采用双悬臂夹层梁实验对端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂/衬层粘接界面的I型断裂进行研究,实验观察到裂纹尖端存在包含孔洞和纤维的银纹损伤区,裂纹萌发和扩展本质上是局部银纹萌生、面增厚和微纤断裂。界面脱粘的失效机理则是尖端近处孔洞的形成和合并,典型的界面失效模式包含胶黏剂的内聚破坏、界面破坏和混合破坏。裂纹稳定传播时,裂尖的损伤区形状与外界对其施加的约束有关。采用有效裂纹长度的概念可以修正裂尖塑性变形和钝化的影响,较为准确地获取了I型断裂能。     

有机硅烷偶联剂在固体火箭发动机装药中应用及其作用机理综述

综述了硅烷偶联剂在固体推进剂中用作键合剂，在绝热包覆层中用作添加剂和填料的表面处理剂以及在推进剂和包覆层之间用作过渡层的情况。讨论了硅烷偶联剂的作用机理、双基推进剂的粘接机理和形成过渡层的抗ＮＧ迁移机理。     

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.     

粒状发射药巴西试验的力学分析

针对发射药的受力特点,采用巴西试验对发射药的力学性能进行了试验研究,应用弹性接触理论和弹性力学平面问题的相关理论分析了其应力分布规律,结合Griffith强度准则得到了发射药抗拉强度的计算公式。结果表明,初始裂纹发生在发射药的中心部位,并发生对径劈裂,表明巴西试验适用于测量发射药的抗拉强度;发射药抗拉强度是由发射药破碎时的载荷和发射药和压头的接触面宽度决定;当储存时间由39 a延长到47 a时,发射药的抗拉强度由13.11 MPa变为12.58 MPa,减小4%。     

基于能量守恒的HTPB推进剂非线性本构关系

为描述HTPB推进剂中增强粒子的脱湿引起本构关系非线性响应行为,建立了由粒子、空泡与基体组成的三相物理模型,给出了在单向拉伸载荷作用下确定本构关系的算法。依据热力学能量守恒定律,确定了临界脱湿应变方程。利用细观力学Mori-Tanaka方法,确定了临界应变方程需要的宏观有效模量。针对增强粒子满足对数正态分布的HTPB推进剂进行了数值模拟。结果表明,HT PB本构关系由两个阶段组成,初始的线弹性阶段与开始发生脱湿后的非线性阶段。体积膨胀应变随空泡体积分数的增大而增大,而宏观有效模量随空泡体积分数的增大而减小。针对一般复合固体推进剂,该本构关系的形式较为简单,适合应用于工程中。     

高低压室发射弹丸内弹道仿真与试验研究

为了研究高低压室发射弹丸过程中内弹道的参数设计问题,采用经典内弹道理论,结合高低压室发射特点,建立了高低压室发射弹丸内弹道仿真计算模型,设计了一种高低压室发射系统试验装置,对不同喷口大小情况下的高低压室发射弹丸内弹道进行了试验研究,将仿真计算结果与试验结果进行了对比分析,验证了仿真计算模型的合理性。应用该仿真模型分析了高低压室内弹道工程设计中的发射药弧厚、破孔压力、弹丸启动拉力等因素对内弹道性能的影响。研究表明:高压室喷口大小对高压室压力和弹丸初速影响较大,减小喷口半径在一定程度上可以降低火药的能量损失; 发射药弧厚对高低压室内弹道性能影响较大,随着弧厚的增加,高低压室压力降低,弹丸出炮口速度降低; 破孔压力对高低压室内弹道性能影响较小,但应满足高压室内发射药的点火压力要求; 弹丸启动拉力主要影响低压室内压力和弹丸初速,与高压室的压力基本无关。研究结果可为高低压室内弹道结构设计和装药设计提供参考。     

Discussion on Mechanism of Breech-Blow Caused by Propellant Charge

From the view point of launch safety caused by fracture of propellant charge, this paper points out that the safety criterion of pressure wave is inadequate to evaluate the launch safety of propellant charge based on the initial negative differential pressure and sensitivity tests. Generally, the maximum barrel pressure does not depend upon the intensity of pressure wave correspondingly. The pressure wave intensity can not describe the fracture degree of propellant charge in chamber and reflect the mechanical environment of propellant charge fracturing exactly and wholly. The evaluation criterion for launch safety of propellant charge should be built on the basis of depicting the fracture degree of propellant bed.     

复合固体推进剂高效燃速仪技术构想

将适当简化的药浆涂在不燃带基上,快速固化后形成复合固体推进剂薄层<'[1]>.在此基础上,本文提出推进剂高效燃速仪的技术构想.该仪器由燃烧室、压强和温度控制系统、数据采集和处理系统等组成.燃烧室容纳1650 mm长的燃烧试件,试件上覆盖1051根相隔1.50 mm的熔丝.燃烧室压强控制有三种模式:手工的、台阶式的和线性...     

等离子体增强火炮发射性能的实验研究

在30mm电热化学发射装置上进行了输人电能、装填密度和火药种类影响发射性能的实验研究。实验结果表明：在等离子体脉冲的作用下．火药燃烧过程得到增强．燃气生成速率提高，导致较陡的起始压力上升曲线。在较大能量和脉宽的电脉冲作用下，在不增加最大膛压的情况下能有效地提高炮口初速。某些经过表面处理的火药可以在抑制最大膛压升高的同时保持等离子体对火药燃烧的电增强效应，提供了一种提高发射效率的有效途径。     

对发射装药引起膛炸机理的讨论

从发射药床破碎导致发射安全性问题的角度出发,指出用基于起始负压差和敏感度试验的压力波安全性标准评定发射装药发射安全性的依据不充分,而且可操作性差。一般情况下,压力波强度与最大膛压之间不存在对应关系。压力波大小既不能表征膛内发射药的破碎程度,也不能准确完全地反映发射药破碎所处力学环境。评定发射装药发射安全性的判别准则应当建立在刻画发射药床破碎程度的基础上。     

液体发射药迫击炮内弹道燃烧稳定性

为研究液体发射药迫击炮内弹道特性,搭建60 mm液体发射药迫击炮瞬态测试系统,对其燃烧室压力变化与迫击炮弹初速进行测试。在试验基础上,基于非定常欧拉-拉格朗日模型和液体发射药蒸发-燃烧模型建立带燃烧反应的液体发射药迫击炮两相流计算模型,对内弹道过程中的反应流场进行模拟,分析复杂气相流场与液体发射药喷射燃烧间的耦合关系及压力振荡形成机理。结果表明：60 mm液体发射药迫击炮燃烧稳定性好,具有工程化潜力;数值模拟与试验结果吻合度较高,且可以复现压力振荡现象,计算模型具有合理性;液体发射药的喷射与燃烧均受燃烧室内气涡的影响;反射波引发的液体发射药集中燃烧使压力表现为一种振荡发展。