计算机在固体火箭发动机设计与研制中的应用

随着计算机在分析与仿真中的广泛应用,固体火箭发动机工作过程中许多复杂而难以观察的现象已能得到揭示.因此,计算机的应用已成为设计与研制高性能固体火箭发动机的十分重要的手段.本文综述了应用计算机在一些固体火箭发动机的性能预示、设计优化、性能检验和故障分析等方面所取得的成就,并就今后我国在设计与研制固体火箭发动机中如何加强计算机化提出了若干建议.     

导弹/固体火箭发动机一体化设计

本文以两级推力固体火箭发动机为动力的某空-空导弹作为算例,研究了导弹/固体火箭发动机一体化设计的问题.为此,建立了固体火箭发动机的能量模型、质量模型和导弹与目标的数学模型.利用优化理论,成功地完成了九个设计变量的优化问题.优化结果表明,导弹的起飞质量减轻23.3kg(约占总重的9%).     

图形变形法在固体火箭发动机设计优化中的应用

采用图形变形法分析了固体火箭发动机设计优化模型中各设计变量对目标函数和约束的影响程度，探索了可行设计空间，通过显示优化结果点附近设计空间形态定性分析了优化结果鲁棒性。结果表明，图形变形法处理固体火箭发动机设计优化多变量分析及显示问题简单、直观，易于工程应用。     

空空导弹固体火箭冲压发动机设计参数优化

为使空空导弹在较宽的空域范围内获得优化的综合性能,提出了以导弹综合特性为目标函数来优化固体火箭冲压发动机设计参数的思路,以空空导弹在飞行高度分别为5,10km和15km的飞行距离和飞行速度的综合性能参数为目标函数,建立了固体火箭冲压发动机设计参数优化模型,利用遗传算法进行了固体火箭冲压发动机设计参数的优化.优化的结果表明:当参数选择适当时,采用非壅塞固体火箭冲压发动机的空空导弹在较宽的工作包线内也能够具有优秀的飞行性能,在高度为5,10km和15km时,空空导弹的飞行距离分别达到了62.9,89.2km和133.1km,空空导弹的平均飞行速度也得到了提高.      

固体火箭发动机结构可靠性数字仿真的基本问题

本文讨论了固体火箭发动机结构可靠性数字仿真方面的几个基本问题,如研究的目的,主要技术要求,验证试验和临界技术等。用固体火箭发动机结构可靠性数字仿真通用程序,说明了固体火箭发动机纤维增强复合材料壳体和固体药柱的模拟过程。     

多级固体火箭发动机总体优化设计

本文在文献[1]的基础上提出了一种多级固体火箭发动机总体优化数学模型,并对三级定容发动机进行了计算.对中远程弹道式导弹利用优化模型比经验设计主动段终点速度提高了4%.     

固体火箭发动机用橡胶制品加速老化试验研究

固体火箭发动机用橡胶制品是导弹系统的重要零件,其可靠工作的期限和贮存期是固体火箭发动机定型的重要依据之一。文中讨论了橡胶制品的自然老化与加速老化的特点,介绍了固体火箭发动机用橡胶制品加速老化试验的方法和步骤,并给出了试验结果与结论。     

用于燃气流量可调固冲发动机的贫氧推进剂

在分析了固体火箭冲压发动机的高度特性、壅塞式和非壅塞式固体火箭冲压发动机性能调节特性的基础上, 提出了燃气流量可以调节的燃气发生器, 尤其是非壅塞式固体火箭冲压发动机对贫氧推进剂的特殊要求。分析结果表明： 非壅塞式固体火箭冲压发动机要求贫氧推进剂具有高的燃速压强指数、低的可燃极限和足够好的燃烧稳定性。探讨了贫氧推进剂性能调节的途径。     

固体火箭发动机气体动力学发展的现状和方向

提纲式地阐述固体火箭发动机气体动力学,特别是二相流的发展和应用.认为气体动力学是固体火箭发动机理论设计、性能计算和专题研究的重要基础,流场计算已成为固体火箭发动机设计和研究中众所瞩目的中心问题.提出了固体火箭发动机流场计算一体化的观点.反应湍流边界层理论是固体火箭发动机气体力学的新领域.轴对称二相流的理论和实验研究已取得显著成果,但有必要继续进行和不断完善.工程应用迫切要求从速建立许多研究专题的二相模型.三维、二相、计算气体动力学是今后发展的方向;它与固体火箭发动机一体化工作过程的计算机图象显示相结合,将成为本世纪90年代及21世纪初的新水平.     

用固体火箭发动机抛放飞机座舱盖的探索

文中对用固体火箭发动机应急打开并抛弃座舱盖方案进行了探索。并根据飞机座舱盖抛放总体方案的要求,确定了固体火箭发动机的设计参数。通过地面试验说明该方案是切实可行的。所设计的固体火箭发动机,其性能满足总体要求。     

一种固体火箭发动机的设计优化与参数分析

本文提出了一种用于小型单室双推固体火箭发动机初步设计阶段的参数优化与参数分析法.寻优过程以铝粉含量、初始J值、燃烧室压力、壳体直径和喷管喉径为设计变量,用外点惩罚函数法结合模矢法进行有约束寻优.计算结果表明,最优点对应的铝粉含量较低,燃烧室压力较小,壳体直径较大而初始J值适中;设计变量中,对目标函数(发动机总质量)影响最敏感的是燃烧室压力,最不敏感的是喉径与推进剂的铝粉含量.     

固体火箭发动机复合材料壳体树脂基体的选择原则

本文通过对固体火箭发动机壳体技术分析,结合国内外实践经验,提出了固体火箭发动机复合材料壳体制造用树脂基体的选择原则。     

垂直发射巡弋飞行器总体设计方法研究

垂直发射巡弋飞行器采用由固体火箭发动机与涡喷发动机组合而成的动力系统,飞行器与动力系统一体化设计更为复杂。本文提出双质量迭代算法,通过装药质量与燃油质量的迭代计算实现垂直发射巡弋飞行器总体参数初步设计,对飞行器与动力系统的一体化设计问题进行研究,基于典型任务剖面分析了关键设计参数对于飞行器总体性能的影响规律。结果表明,飞发集成引起的涡喷发动机推力损失系数和固体火箭发动机推重比均会对飞行器总体性能产生重要影响,当推力损失系数在0.2以下时,该系数每提高0.05,起飞质量增大约3%,涡喷发动机的最大推力指标提高约5%。在总体方案设计时应尽可能降低涡喷发动机推力损失系数,并将固体火箭发动机推重比控制在4～8的范围内。     

基于实测数据的舰载导弹固体火箭发动机环境温度方程的研究

为了有效解决目前舰载导弹固体火箭发动机缺乏适用的环境温度方程问题,从而为舰载导弹固体火箭发动机的应力应变计算、累积损伤分析、寿命评估、可靠性分析、药柱结构完整性分析等提供所需的环境温度数据,文章利用温度测量装置采集了舰载导弹固体火箭发动机舰面值班时的环境温度数据,通过对实测环境温度数据的分析研究,找出了该环境温度的变化规律和特点,并以此为基础提出了一种适合舰载导弹固体火箭发动机的环境温度方程。     

大长细比固体火箭发动机绝热层气囊粘贴技术研究

本文着重介绍绝热层气囊粘贴技术及其固体火箭发动机绝热层粘贴应用结果。该方法可有效地解决长细比大的固体火箭发动机绝热层整体粘贴问题。     

再燃室布局对基于固体火箭引射式发动机性能影响研究

为了降低靶机的生产成本,提高靶机发动机的推重比,建立了基于固体火箭引射式组合发动机模型,其结构包括固体火箭与再燃室,两者之间的布局可分为固体火箭内置式和固体火箭外置式,为了优化发动机布局结构,采用再燃室定量加热方法模拟发动机工作过程,分别对内置式及外置式布局发动机进行了数值计算。计算结果表明:在相同的入口引射面积条件下,随着加热量的增加,内、外置式发动机引射效率都降低,内置式布局发动机推力基本不变,外置式布局发动机推力逐渐增大,具有较高的推力及推力增益(最高达到39.3%);由此可知,外置式发动机具有更好的推力性能。为了进一步优化外置式布局发动机,分别计算了引射口尺寸L与固体火箭出口直径D之比(L/D)为1/6,2/6,3/6,4/6,5/6,6/6的六种工况。结果表明:随着L/D从1/6增大到6/6,引射效率、推力及推力增益呈现先增大后减小的趋势,在L/D为4/6时,发动机引射效率和推力达到最大,此时发动机性能最优。     

用RTR技术研究固体火箭发动机燃烧室中粒子运动轨迹：（I）可行性分析…

综述了固体火箭发动机二相流研究的现状及发展趋势，介绍了Ｘ射线高速实时荧屏分析（ＲＴＲ）技术的测量原理，对ＲＴＲ技术应用于测量固体火箭发动机燃烧室中凝相颗粒的运动轨迹的可行性作了探讨。探索表明：ＲＴＲ技术应用于测量固体火箭发动机燃烧室中凝相颗粒的运动轨迹是可行的，但对凝相粒子材料的选择及适当的图像处理技术是其成功与否的关键。     

固体火箭发动机贮存监测的有关问题

论述了固体导弹（固体火箭发动机）进行长期贮存监测的重要意义，分析了影响固体火箭发动机贮存寿命的各种因素，提出了贮存监测的具体事项。     

固体火箭发动机密封材料(F108)回弹特性研究

设计了橡胶回弹特性的测试实验方法，对固体火箭发动机用氟橡胶圈密封材料（F108）回弹特性进行了研究。分析了固体火箭发动机实际使用条件下材料压缩状态、材料截面直径以及环境温度对橡胶圈回弹特性的影响，给出了部分回弹速度函数，为固体火箭发动机密封圈的设计提供了参考数据。     

固体火箭发动机可靠性设计系统的研究与实现

可靠性设计是固体火箭发动机设计中的一项重要工作,但长期以来这些工作主要依靠多个设计人员共同完成。为了实现固体火箭发动机可靠性设计自动化,本文首先结合固体火箭发动机可靠性设计的工程实际,提出了软件系统的主要功能,然后在总结工程实践中常用的可靠性分配、预计、评估等方法的基础上,确定了系统各模块的计算模型,最后采用C++Builder等软件开发工具,开发了固体火箭发动机可靠性设计系统。实践表明,该系统易于操作,便于工程应用。