ANSYS程序优化技术在固体火箭发动机设计中的应用

简述了ANSYS程序的设计优化、拓扑优化和变分优化技术的基本原理,通过针对固体火箭发动机的几个典型算例,分别介绍了这3种优化技术的分析过程,并进行了比较。由算例可知,基于有限元分析的ANSYS程序优化技术是进行固体火箭发动机优化设计、提高发动机性能的有效手段。     

一种适于典型发动机故障的自适应制导方法

为尽可能避免导弹固体发动机故障引发全弹自毁造成飞行失败,针对固体发动机喷管和喉衬故障常出现在关机附近的情况,采用子级弹体自毁方案,提出一种适用此方案的自适应制导方法,对导弹上面级发动机能量进行最优管理,在能量充足时确保导弹仍能成功完成打击任务。仿真结果表明,该自适应制导能量管理有效,方法误差小,证明了方法的正确性。     

羽流中固体颗粒在真空环境下分布的数值仿真

通过对气?固两相间动量和能量相互作用解耦处理,建立了一种适于模拟真空环境气固两相混合物羽流的DSMC双向耦合算法与固体颗粒空间输运变化特性的TPMC计算技术。仿真了固体火箭发动机两相羽流流场和固体颗粒在远离发动机喷口数十公里空间扩散运动分布特性,通过将计算结果与典型文献结果及理论分析比较确认,证实本文方法的准确可靠性。结果表明,固体颗粒对气相的扩散有一定的阻滞作用;仅在离发动机喷口一定距离,气相对固体颗粒有较大影响,致颗粒温度下降、速度增加;颗粒温度随发动机喷口距离增大而减小,一直要在远离喷口上百公里颗粒温度才随轴向位置趋于平衡,且不同尺寸的颗粒温度差别较大,对指导外层空间高真空环境气固两相羽流传输影响工程研制具有重要意义。     

固体火箭发动机技术发展和面临的关键技术问题

通过对国内外先进固体火箭发动机进行研究,从战略导弹、战术导弹、航天运载用固体火箭发动机及超音速高超音速固体组合动力四个方面着手,总结与分析了国内外固体火箭发动机的技术特点及技术水平,据此提出了固体火箭发动机的技术发展方向,并指明了各领域固体火箭发动机及固体组合动力面临的关键技术问题,探讨解决关键技术的主要途径,以期为我国固体火箭发动机技术的发展提供参考。     

火箭发动机胶接质量检测的兰姆波能量分布研究

用兰姆波可对固体火箭发动机进行胶接质量的检测,但需要对其模式进行选择。通过研究兰姆波在固体发动机钢壳体内纵波与横波成分的能量分布情况,从理论上分析和预测了不同模式对检测特定界面缺陷的能力和灵敏度,并通过S0和S1两种检测模式的试验研究,验证了理论分析的正确性。结果表明,可根据兰姆波的能量分布变化特性和实际检测要求,选择最合适的模式进行检测,从而达到提高界面缺陷检测灵敏度的目的。     

固体发动机燃烧流动基础问题与研究建议

针对固体火箭发动机（SRM）的未来发展进行了探讨，提出了多学科协同的发动机总体设计优化技术、发动机精细化设计和性能精确调控技术、发动机虚拟试验与数字孪生技术以及发动机先进试验与测量技术是支撑固体发动机未来发展和应用的重要技术。为了实现固体发动机的细粒度建模、多维度设计和高精度仿真，在燃烧流动领域需要重点关注的基础问题包括：发动机环境下固体推进剂细观燃烧机理和燃烧模型、发动机内凝相运动行为模式及多相流输运规律、发动机非线性燃烧不稳定机理、凝相撞击壁面的行为模式和对壁面的力热作用规律、多相燃烧产物作用下绝热结构失效模式与破坏机理、多相燃烧产物生成与输运过程对能量转换的影响机理。最后提出了相关建议，以期更好地推动固体发动机燃烧流动领域的基础研究，更好地服务于固体发动机技术的未来发展。     

固体火箭发动机药柱裂纹灌浆修补技术研究

采用灌浆修补技术对固体火箭发动机药柱裂纹进行了修补,对修补区域药柱的力学性能、能量特性和燃烧性能进行了测试试验,并对发动机修补端面燃面推移规律和发动机内弹道进行了仿真,分析了发动机和修补区域的结构完整性。试验和计算结果表明,发动机装药裂纹灌浆修补法有效。     

药柱结构缩比发动机设计与验证

为了预示固体火箭发动机寿命周期典型环境载荷作用下的药柱力学性能,基于Thepenier等人提出的缩比发动机设计准则,研制出了一种可预示全尺寸药柱力学性能的缩比发动机.通过有限元分析,对该缩比发动机的有效性进行了评估;采用数字散斑技术,测试了缩比发动机温度试验药柱的应变特征和变化规律.结果显示,缩比发动机的结果与全尺寸药...     

固体火箭发动机地面试验故障图像的目标检测

把数字图像处理技术引入到固体火箭发动机地面试验中,为固体火箭发动机地面试验的故障分析提供一种新方法。文中基于开展数字图像处理工程研究的基本思路主线,即图像预处理-图像分割-图像分析及目标检测,进行了固体火箭发动机地面试验图像预处理、固体火箭发动机地面试验故障图像分割和固体火箭发动机地面试验故障图像的喷出物检测的研究。结果表明,数字图像处理技术对固体火箭发动机地面试验图像处理很有效。     

某型号发动机装药能量影响因素分析

利用某发动机验证了两种推进剂配方能量性能。通过测试数据研究发现，推进剂铝粉含量，试车条件，RDX含量，配方固体含量及氧平衡对某发动机装药测试比冲及比冲效率影响较大。     

固体推进剂承载热老化的实验研究

要正确预测出固体火箭发动机的贮存寿命,必须要研究材料在实际承载条件下的老化性能.本文通过承载热老化实验,研究了承载对一种典型复合固体推进剂老化性能的影响.所用方法亦可用于实际固体发动机贮存寿命的预估研究,所得结果可供有关人员参考.     

固体火箭发动机质量评判系统研究开发中的非精确推理

介绍了固体火箭发动机质量评判的特点，以带有两种典型伤情缺陷的固体火箭发动机为例，对主观Bayes非精确推理方法在固体火箭发动机质量评判中的应用进行了分析研究，给出了非精确推理框图，并简要介绍了研究推理规划中的充分性度量LS、必要性度量LN和前提的可信度C（E，S），以及计算多种伤情缺陷作用下发动机禁用的后验概率的方法。     

固体火箭发动机工作异常的诊断与分析

把故障树模型的层次诊断方法引入固体火箭发动机的故障诊断，使固体火箭发动机的故障诊断快速、直观、形象。本文引用国内外三种固体火箭发动机的典型故障为例，阐述了层次诊断法的基本思想和应用，并得出了明确的分析结论。     

H2O2固液混合发动机能量特性研究

利用热力计算，比较了H2O2固液混合发动机四种固体燃料系统的能量特性，分析了H2O2含量和燃烧室压强对H2O2固液混合发动机能量特性的影响，得出的结论对H2O2固液混合发动机燃料配方和发动机总体设计非常重要。     

战术导弹固体发动机的关键技术问题

讨论了战术导弹固体发动机在高能推进剂、碳纤维壳体、轻质小力矩柔性喷管和双脉冲发动机等关键技术方面取得的进展。其中，HTPB推进剂的性能达到比较完善的水平，已用于各类战术导弹。高能、低特征信号GAP推进剂通过了实验发动机试验。碳纤维壳体达到了实用水平。发动机能量管理和向量控制技术的研制与开发工作正在开展之中。     

可变流量固体冲压发动机技术研究进展与展望

概述了国外固体冲压发动机应用与进展情况,综述了国内外总体设计技术、高温燃气流量调节技术、转级技术、无喷管助推器技术、含硼贫氧推进剂及燃烧组织技术、试验及分析技术的研究进展,分析了关键技术发展趋势。最后提出后续发展建议:采用多种技术手段进一步拓宽固冲发动机工作包络,使固冲发动机使用方便可靠;改进固体贫氧推进剂配方,进一步提高推进剂能量;发展高温燃气流量调节技术,减轻系统质量;重视发动机转级过程中动态性能的研究。     

国外固体发动机慢烤安全性评估技术

从发动机慢烤试验方法和装置研制研究入手,分析国外慢烤安全性试验技术发展现状,系统论述了国外慢烤安全性试验及评估标准,分析了试验中主要参数设定的依据,以典型型号武器为例,探索了慢烤安全性评估的应用方法,通过汇总美国Aerojet公司开展的典型型号慢烤安全性评估,总结了国外在评估过程中获得的推进剂配方、壳体束缚及改进方案对发动机慢烤安全性的影响,并对国内固体发动机慢烤安全性评估技术的发展提出了建议:借鉴国外在发动机慢烤安全性领域的研究成果,深化安全性机理研究,探索发动机设计参数及环境条件对发动机慢烤安全性的影响,建立试验条件,加速制定适合国内武器装备发展的考核标准,对发动机慢烤安全性进行评估。     

固体火箭发动机技术发展综述

火箭发动机的研制始终是推进航天技术和探索未知空间的重要支柱,固体火箭发动机以成本低、可靠性高等特点,常被选作推进系统,针对航天工程中火箭运载、在轨维修和精确制导等技术的需求,重点梳理了多年来美国、俄国、日本、欧洲和中国固体火箭发动机的研究进展与成果。以火箭运载和精确制导为临界点,将固体火箭发动机进行大小型区分,基于整体式和分段式的特点,列表对比了大型固体火箭发动机的长度、直径、推力等重要技术参数。沿着时间的发展主线,概述了小型单/双脉冲固体火箭发动机的工作原理、结构参数、飞行测试结果等。通过对比国内外的研究成果,揭示了国内固体火箭发动机发展的技术差距,提出了固体火箭发动机发展的关键技术。     

旋转飞行器固体火箭发动机引起的章动不稳定性分析

文中采用变质量系统的方法,分析了旋转固体火箭发动机工作过程中的章动不稳定性问题。将发动机内部装药简化为变质量系统的药柱,通过对系统姿态运动方程的分析,得到质量变化对飞行器旋转姿态运动的影响,并对几种典型装药进行了计算分析。结果表明,在端面燃烧情况下,固体装药质量的消失对旋转运动的影响是有利的,使得飞行器侧向角速度逐渐趋于稳定;而对于管形装药,结果却刚好相反,质量的消失使旋转的侧向角速度以指数方式递增,从而导致了飞行器的不稳定。通过对结果的分析,提出了发动机如何控制旋转章动和稳定性的设计思想,分析方法也可以帮助解决复杂装药旋转固体火箭发动机飞行器的章动不稳定性问题。     

分段式固体发动机技术发展与应用进展

通过对国外分段式固体发动机发展现状、发展规律和技术特点的系统分析,并结合国内分段式固体发动机的技术发展现状,系统梳理了分段式发动机需攻克的大型分段对接、大尺寸柔性喷管设计与制造、压力振动抑制、推力偏差控制等关键技术,最终提出了加大分段式固体助推发动机研究力度以及探索高性能低成本技术途径的发展建议。