固体推进剂混合装备研究现状与发展

固体推进剂由粘度很高的粘合剂与各种添加成分混合而成,混合过程中物料内部产生巨大的粘阻力,且物料主要组分都属于含能材料,混合装备在混合原理、混合过程安全性以及性价比等方面均有较高要求。根据固体推进剂混合装备的结构和功能的不同,介绍了以立式混合机为代表的有桨批产式设备,以双螺杆混合机、蠕动混合机和多腔混合机为代表的有桨连续混合装备,以可一体化原位混合装药的声共振混合机为代表的无桨式混合装备。并结合CFD在化工领域搅拌釜的仿真模拟技术和法国Herakles公司开展的大型立式混合机混合复合固体推进剂的仿真分析,指出仿真技术是推动混合工艺装备技术发展的动力。最后,指出自动化立式混合机、双螺杆混合机及声共振混合机等代表了固体推进剂制造业先进混合装备的发展方向,相关技术的快速发展是实现固体推进剂智能制造的基础。     

复合固体推进剂的尺寸效应和性能分布

本文综述了大型复合推进剂药柱的尺寸效应和性能分布。介绍了国内外关于药柱尺寸、混合机容量、混合机型式、液体组分迁移现象对燃速及力学性能的影响。     

复合推进剂装药混合中的扭矩安全值

对推进剂装药混合工艺中安全扭矩的预定值进行了研究。混合过程中扭矩主要影响因素是作用在桨叶上的摩擦动能矩。采用动能矩模型公式,建立了药浆敏感度、混合机大小、装药量、混合机扭矩与转速的因果关系,计算出某高燃速(34 mm/s) HTPB推进剂在某大型混合机混合爆炸扭矩曲线的动能矩值。模拟推进剂药浆状态,测试出药浆敏感度的最低概率爆炸动能矩,得到了模拟动能矩与混合机动能矩两者的校正倍差值4.38,经25 L、600 L混合装药的扭矩安全性验证。探索出测试推进剂药浆物态的感度,转换为混合机动能矩的方法;确定混合中药浆的安全"门槛值"、控制预(报)警值、爆炸危险点动能(或扭矩);获得预测装药混合工艺扭矩的安全值,为避免混合受力爆炸事件提出了一种理论指导依据。     

改进现有混合机的设想

现代仿真技术对仿真机提出更高要求,传统的混合计算机相应也要发展。本文针对国内的实际情况,提出改进现有混合机的设想:1.补足模拟容量;2.仿制ECSSL;3.增强专用计算能力。这些都是切实可行的措施。第1项已经实现,第2、3项正在着手进行。     

推进剂装药混合过程安全性研究

对推进剂混合过程安全性进行了研究。以立式捏合机混合为实例,分析了扭矩变化规律,得到了混合过程扭矩变化最大值峰出现在固体料加完的工步,也是危险性较大的工步;发现了混合机加料过程扭矩随固体含量增加为二次曲线函数,拐点为固体含量85%,超过此值扭矩值变化增长迅速,提出高固体含量配方加料模式;验证了抽真空工艺、固化剂加入前后粘合体系交联反应对扭矩的影响;采用经验公式拟合出扭矩与混合量呈三次曲线函数关系、与转速呈线性关系来预示需控制扭矩值;以求安全、保质量为最佳混合工艺指导推进剂生产。     

连续混合设备

固体复合推进剂连续混合工艺研究已有较长的历史了。美国在60年代初就开始使用连续混合设备。锡奥科尔公司的螺杆连续混合机产量544kg/h,曾用于“潘兴”导弹发动机装药;航空喷气公司的螺杆连续混合机产量1800kg/h,用于“北极星”导弹发动机及φ6.6米助推器装药。洛克达因公司研制出一种用正已烷作载体的液相载体连续混合器,产量2270kg/h;海军推进剂工厂研制出另一种气相载体连续混合器,中试产量     

复合推进剂连续混合工艺述评

随着固体火箭尺寸的增大及推进剂能量的提高,使用连续混合工艺制造推进剂有可能降低由混合机尺寸所引起的危险,同时提高了生产率。另一方面,连续混合工艺亦象其它连续化学工艺一样可以节省开支。由于固体推进剂是结构材料和弹道的产物,其机械性能和弹道性能的重现性是很重要的。本文论述了如下问题:     

1989年固体推进剂大事

1989年3月29月 ,赫克里斯公司的Racchus工厂为德尔它Ⅱ运载火箭固休发动机混合11339.809kg固体扣进剂时,发生了理炸,使数英里外的房屋产生振动,炸毁了一台6813.738kg混合机,并损坏了混合工房。幸运的是,由于混合过程的操作都是在几百米外的控制大楼中自动控制的,所以没有造成人员伤亡。     

立式混合机桨叶运动轨迹分析

介绍利用坐标变换原理建立双桨行星立式混合机桨叶运动轨迹数学模型的方法及利用计算机绘制桨叶运动轨迹的技术，并以该数学模型分析了空心桨叶棱边与锅壁最小间隙的分布规律，同时分析了公转和自转变比不同时，桨叶和锅壁间死区对被混物料混合效果的影响     

航天飞机的制导和控制

美国国家航空和航天局研制的航天飞机从1981年4月12日第一次试飞到1982年11月11日第五次试飞,经过全面性能考核,飞行取得成功。从1983年起航天飞机将由试验阶段转为应用。本文对航天飞机的制导、控制和导航做了综合性介绍。     

基于VHDL-AMS的模拟和混合系统的行为建模与仿真

介绍了一种完全集成的混合信号设计语言VHDL-AMS,探讨了该语言的理论基础,阐述了VHDL-AMS在模拟和数字混合信号领域应用中的必要性及其开发环境等,最后给出了一个RLC滤波器的实例.     

亚太空间合作组织：机遇和挑战并存——访亚太空间合作组织秘书长张伟

2011年9月13～15日,以＂应用空间技术进行地震监测和早期预警＂为主题的亚太空间合作组织第三次国际研讨会在北京召开。来自亚太空间合作组织8个成员国和美国、法国、日本、意大利、俄罗斯等国的近百名专家、学者参加了本次会议。     

基于VHDL-AMS的模拟和混合系统的行为建模与仿真

介绍了一种完全集成的混合信号设计语言VHDL-AMS，探讨了该语言的理论基础，阐述了VHDL-AMS在模拟和数字混合信号领域应用中的必要性及其开发环境等，最后给出了一个RLC滤波器的实例。     

改进和试验第三级发动机,阿里安发射推迟

欧洲阿里安运载火箭自1979年12月首次发射以来,共发射18次,其中4次失败。第一次失败发生在1980年5月的第2次发射,原因是由于一级发动机发生高频振荡,燃烧不稳定。第二次失败发生在1982年9月的第5次发射,原因是第三级发动机的涡轮泵故障。第三次失败发生在1985年9月的第15次发射,由于第三级液氢阀门泄漏,致使第三级发动机未点火。     

混合发动机的研究现状及应用前景

混合发动机技术是一项新型的、具有广阔发展前景的推进技术。本文介绍了混合发动机技术发展的现状和特点,综述了国内外混合发动机技术的应用情况,分析了当前混合发动机技术研究中存在的主要技术难点。     

固液混合火箭发动机燃烧室和喷管流动数值模拟

固液混合火箭发动机是采用液体作为氧化剂,固体作为燃料的一种典型的混合火箭发动机.固液混合火箭发动机中的燃烧和流动问题是固液混合火箭发动机设计中的关键问题,对固液混合火箭发动机的燃烧室和喷管进行一体化计算很有必要.利用二维轴对称N-S方程和组分方程对选用液氧/端羟基聚丁二烯推进剂的固液混合火箭发动机的燃烧室和喷管进行了一体化计算.计算采用LU时间隐式格式、MUSCL空间离散和Van Leer矢通量分裂方法,采用有限速率化学反应模型,对化学源相进行了点隐式处理.计算中分别采用了一步化学反应模型和两步化学反应模型方案,计算了多个氧化剂流速和燃烧室压强下的燃烧室和喷管流场分布,对化学模型进行了选择,为固液混合火箭发动机的设计提供了依据.     

固液混合发动机的新宠--石蜡基燃料

石蜡基燃料是近年来开始大力研究的用于固液混合发动机的推进剂,其燃速是现在通常应用的HTPB的3～4倍,扫除了大型固液混合发动机应用的最大障碍。固液混合火箭具有安全、价廉等优点,石蜡基燃料的固液混合火箭有可能在5～10年内研究成功并应用于实际,成为一种廉价的可重复使用火箭助推器。本文描述了用于固液混合发动机的石蜡基燃料的研究现状,对石蜡基燃料应用中可能存在的问题进行了分析,展望了采用石蜡基燃料的固液混合发动机的应用前景。     

固液混合发动机的新宠――石蜡基燃料

石蜡基燃料是近年来开始大力研究的用于固液混合发动机的推进剂,其燃速是现在通常应用的HTPB的3～4倍,扫除了大型固液混合发动机应用的最大障碍。固液混合火箭具有安全、价廉等优点,石蜡基燃料的固液混合火箭有可能在5～10年内研究成功并应用于实际,成为一种廉价的可重复使用火箭助推器。本文描述了用于固液混合发动机的石蜡基燃料的研究现状,对石蜡基燃料应用中可能存在的问题进行了分析,展望了采用石蜡基燃料的固液混合发动机的应用前景。     

混合室对零二次流环形超声速引射器性能的影响

采用二维轴对称雷诺平均方程和Spalart-Allmaras湍流模型,研究了不同混合室结构对零二次流环型超声速引射器的流场结构、盲腔真空度和引射器出口总压力等性能的影响,较好地模拟了引射器内由激波、边界层干扰诱导的复杂流场特性.结果表明,在收敛混合室前端增加适当长度的平直段可大大提高零二次流环型超声速引射器的性能.     

模态综合法在航天器结构动力学分析中的应用研究

简要介绍了模态综合法的基本原理和在国内外航天领域的应用发展,初步研究了模态综合法在航天领域结构动力学分析应用中受限的两个问题,即采用不同商业有限元软件建立的部组件模型如何统一缩聚为Nastran版本一级缩聚模型的接口匹配问题,以及包含部组件一级缩聚模型的航天器缩聚/物理混合模型能否二次缩聚并用于耦合载荷分析的二级缩聚问题。