简讯

大力神4火箭的SRMU点火试验成功 6月12日,美空军的大力神4火箭的改进型固体火箭发动机(SRMU)进行了一次成功的关键性试验,试验持续了120秒钟、预计SRMU可在1993年投入使用。 SRMU采用了石墨-环氧壳体,比以前的固体火箭发动机的壳体重量轻,但体积大,能装更多的燃料。     

固体发动机点火适应性试验及其低温下药柱内孔应变分析

为了深入研究壳体材料、推进剂配方、药柱m数、初始温度等因素对丁羟类推进剂固体火箭发动机的整机可靠性结果的影响,进行了多台钢壳体和碳纤维壳体发动机在-40、20、60℃下的地面点火验证试验。试验发现,该类发动机在-40℃低温下点火易发生失效,且失效多发生在点火信号发出后的压强上升阶段。为此,对各发动机低温点火下的药柱内孔点火应变速率进行了计算。结果表明,失效的主要原因是推进剂低温延伸率偏低,难以适应点火增压过程引起的高应变条件。     

用于大型固体推进剂火箭发动机的独特点火系统试验

本文介绍了用于大型固体推进剂火箭发动机的组合式无喷管、无壳体点火器方案的设计、分析及试验结果。该点火方案的主要优点是可以把60%左右的点火器消极重量变成药柱有效载荷。点火系统的主装药由点火器周围的发动机前段装药所构成。这段装药又是发动机推进剂药柱的一部分,设计成象一个小的低压无喷管火箭发动机,给主发动机推进剂段提供足够的压力和热流输出以实现发动机点火。前段推进剂的点火由一个比较小的径向排气的BKNO_3烟火剂药片点火器来实现。试验计划需验证三个方面的设计问题:     

大力神—4事故调查集中在固体助推器推进剂方面

美空军大力神火箭计划官员正在研究固体助推器分段推进剂中的裂纹,它可能是引起上月大力神-4爆炸的原因.推进剂中的裂纹可形成燃烧通道。而使钢壳体烧穿.穿孔可能发生在1号发动机的第三段(从下往上数)上,在发动机段接头下面508mm 处.该区域推进剂与壳体之间的绝热层较薄.穿孔沿芯级方     

固体火箭发动机冷气冲击瞬态内流场分析

运用高压氮气冲击固体火箭发动机来模拟在发动机点火时产生的高压峰值对药柱及发动机壁面的冲击,测量出发动机头部、中部、尾部的压力分布,对固体火箭发动机冷气冲击试验过程进行模拟。应用(fluent)流体计算软件,对瞬时内流场进行了二维轴对称非定常数值分析。研究结果表明,所模拟的3个测量点压力-时间曲线与试验曲线吻合较好,药柱头部位置及内端面受冲击力较大,易造成结构完整性破坏,进一步证明试验能够较好的模拟真实点火峰压对发动机及药柱造成的影响,为发动机点火设计及试验提供有力的参考。     

自由装填式固体火箭发动机药柱低温点火结构完整性分析

利用三维有限元方法,通过热-机耦合,分析一种自由装填式固体火箭发动机药柱从药柱固化降温到低温点火整个过程中发动机的温度场、总位移、等效应力和等效应变的变化情况,得到了固化降温和点火升压过程中药柱/壳体有无粘接两种情况下发动机的受力情况的不同,并根据最大应变能理论,分析了两种情况发动机药柱的结构完整性;得出了在温度和压强双重载荷下,模量、泊松比、药柱/壳体粘接高度等参数对发动机药柱结构完整性的影响规律,表明该型发动机药柱/壳体粘接高度不宜超过40 mm。     

固体火箭发动机冷增压试验系统的设计与应用

针对固体火箭发动机药柱点火瞬态过程应变难以测量的工程难题,研制了固体火箭发动机冷增压试验系统.该系统利用高压气体对药柱内腔进行加压,模拟发动机点火增压过程,实现了药柱内表面应变的实时测量.利用该系统对某型号固体火箭发动机进行了冷增压试验,并将试验结果与数值仿真结果进行了对比,二者相对误差在8％以内.该试验系统操作方便,...     

固体火箭发动机静电的产生与防范

论述了固体火箭发动机产生静电的机理，分析了发动机在系统中的电磁环境，同静电起电有关的位置环境，提出了发动机发生静电激发点火的模式。以复合材料壳体并装有丁羟推进剂药柱的固体发动机为例，对其静电发火可能性及防范措施作了分析。按照有关的静电感度标准和试验方法，对发云南壳体，药柱，片状或粉状推进剂和火工品，进行了静电特性的试验。     

大型火箭发动机装药和壳体粘结的超载点火试验

由于财经上的原因,不可能做足够数量的大直径火箭发动机点火试验来精确地计算药柱及其与发动机壳体粘接的可靠性。为了得出发动机的安全系数,进行了一些试验,发现发动机的强度与要求值的比大大低于工作状态发动机的比值。本文将对一些破坏机理进行评述,列举并讨论各种载荷方式,以及介绍超载试验的实例。本文最后将介绍最佳超载条件。     

点火建压过程对药柱结构完整性影响试验研究

针对发动机点火建压过程中药柱损伤的问题,建立了一种用于模拟发动机点火瞬态的快速充压系统。该系统通过并联多个快速电磁阀实现气体通道的瞬间打开,选用节流控制阀实现建压时间的调节,在较短时间内使得高压气源与试验发动机气压平衡,实现对发动机点火建压过程的模拟。针对某发动机进行了不同充压速度的试验,获得了对应充气速度下的试验数据和药柱CT照片。结果表明,在试验发动机自由容积和节流孔径不变的情况下,系统建压时间与目标压强无关;建压后压强曲线存在震荡段、平衡段、下降段;系统建压过程中,气流的温度会迅速上升,最高实测温度为205℃;不同充压速度会引起不同程度的药柱损伤。该快速充压试验系统及方法对于药柱损伤评价、固体火箭发动机故障分析和药柱结构完整性研究具有重要意义。     

航天发动机推进—现状报告

自1974年以来,根据赛奥科尔公司提出的计划,用静态点火试车验证了顶级火箭发动机设计的主要进展。发动机弹道性能的改进和质量比的提高,在装药量为450—1650公斤,直径为0.7、0.9和1.2米的几种发动机上得到了验证。大多数技术改进都用设计的每种发动机进行几台静态点火试验验证过,并且根据合同正在研制的近地点和远地点发动机采用了这些技术。这些改进包括:端羟基聚丁二烯(HTPB)复合推进剂;柱槽型的药柱设计;碳—碳出口锥的深潜入喷管;在喷管潜入部分周围安装一个环形的小火箭式点火器和低密度三元乙丙橡胶(EPDM)壳体绝热层。     

大力神-4固体发动机的爆炸原因

大力神-4改进型固体火箭发动机(SRMU)在4月1日的静态试车中发生了爆炸.在这次试车中,发动机被密闭在一个环境模拟塔内,以控制垂直点火期间发动机的温度.预控温度约12.8℃,这个温度是卡纳维拉尔角和范登堡空军基地这二个发射场的平均环境温度.发动机点火正常,已建立起稳定的燃烧,但在点火后约2s时,模拟塔下部三分之一处的前方出现一束火苗,并立即向上、下快速扩展燃烧直至爆炸.     

大力神ⅣB运载火箭和推进系统

大力神ⅣB运载火箭在过去的12次飞行中表现出了优良的性能.其中,它的大型轻质固体发动机采用改性推进剂、三段石墨复合材料壳体和柔性喷管,是经飞行考验最大的固体火箭发动机之一.芯级火箭一、二级发动机推进剂为四氧化二氮/混肼50、半人马座上面级发动机为液氢/液氧,可把超过5760kg的有效载荷直接送入地球同步轨道.广泛运用于各种型号运载火箭的高能量半人马座上面级发动机,在飞行过程中能三次起动,第一次点火到达停泊轨道,在停泊轨道第二次点火将自身和卫星送入大椭圆轨道,经5到7小时滑行后再次点火到达地球同步轨道的高度,在大力神Ⅳ/半人马座运载火箭上它的工作时间创造了最长的记录.     

模拟壳体/燃烧室外压承载能力研究

为了研究固体火箭发动机的外压承载能力,了解药柱对燃烧室外压承载能力的贡献,文章对设计的模拟壳体和燃烧室进行了外压极限试验,得到了临界外压屈曲载荷.同时采用有限元软件进行了模拟壳体/燃烧室的外压稳定计算,计算结果与试验结果吻合较好.试验和计算结果都表明:虽然推进剂药柱模量较低,但其对燃烧室外压承载能力贡献较大.在固体发动机外压工况下的设计中,外压载荷指标不能仅分配给壳体,还需要综合考虑壳体与药柱的承载能力.     

螺栓挤压推力终止系统验证试验

本文总结了螺栓挤压推力终止系统(BETTS)的设计、研制和验证试验。该系统在阿诺德工程研制中心(AEDC)进行了多次冷试,一次海平面热试和两次高空点火推力终止试验,试验所用的发动机是政府向化学系统分公司提供的“民兵”发动机空壳体装药后制成的。通过大发动机热试,证明本计划所验证的这种BETTS可以消除前部碎片,大大地简化药柱和发动机壳体的设计,提高末级性能。另外,这种方法设计简单,从而可以降低推进系统的成本。BETTS用爆炸螺栓和挤压螺栓的组合代替连接喷管法兰和发动机壳体法兰的普通螺栓。接到指令后,爆炸螺栓立即打开,喷管循着挤压螺栓向后平移,发动机气体迅速排出,从而使推进剂熄火。挤压螺栓控制着喷管的移动速度和最大运动行程。以前根据NO.F04611—75—C—0044合同(CSD计划2549)曾成功地在缩比发动机上进行了BETTS热试和在飞行重量的“民兵”Ⅲ第三级发动机上进行了冷试。     

非均布瞬态内压作用下固体推进剂药柱泊松比随机结构分析

考虑了固体火箭发动机点火过程压力分布的瞬态非均布特性,并以函数形式进行描述,结合三维粘弹性有限元法,计算了固体火箭发动机点火工况下的结构完整性。采用Latin超立方抽样方法,考虑药柱泊松比的分布为截断形高斯分布,对药柱泊松比进行随机抽样;利用泊松比的随机抽样结果,分别计算固体火箭发动机点火工况下的结构完整性;统计计算结果,分析泊松比随机分布对固体火箭发动机在瞬态非均布载荷作用下的结构完整性的影响。计算结果表明,药柱Mises应变受泊松比随机分布影响较小,且应变值与泊松比成线性递增关系,这与均布载荷下得到的结论完全相反。在对固体火箭发动机点火工况进行结构完整性分析时,应充分考虑点火过程压力传播的瞬态非均布特性。     

固体火箭发动机不点火自毁爆炸危险性研究

根据中能固体火箭发动机的自毁爆炸特点及发动机自毁模拟试验的结果。结合过去固体火箭发动机的研制经验。提出了中能固体发动机不点火自毁爆炸危险性的计算方法。并对三级火箭固体火箭发动机不点火自毁时的爆炸TNT当量,碎片飞散距离和冲击波超压安全距离进行了计算和分析,为导弹自毁爆炸危险性分析提供了参考。     

大力神运载火箭爆炸

1993年8月2日,从范登堡空军基地4号台发射的大力神4运载火箭,升空后101s开始程序转弯时发生了爆炸,先是箭体周围出现了一圈白烟并迅速向四周扩散,接着出现了一个火球和一股滚滚黑烟,随之爆炸,大块大块的火箭残骸落向海面。 事后的初步分析认为,爆炸是由两台固体助推器中的一台燃烧室壁被烧穿了引起的。烧穿部位在此台发动机从下数第3壳体段背着芯级的一侧。     

复合材料发动机壳体的试验

《宇航日刊》1986年1月6日报道:对采用金属基复合材料壳体的火箭发动机已进行了点火试验,试验是在大西洋研究公司卡姆登的实验室进行的。这标志着美国空军预研计划已进入一个重要阶段,这种复合材料壳体的采用可以大大减轻战术导弹的重量,增加射程和有效载荷。被试验的发动机燃烧了14秒,消耗了1600磅推进剂,这表明该发动机可以经受住导弹点火时所产生的温度、压力和振动的考验。该发动机的研制是飞行动力实验计划的一部分,LTV 公司从1981年就开始参与这项工作。这项计划包括设计、制造和试验三     

阿里安5火箭研制计划近况

阿里安５火箭研制计划近况４月１１日，研制中的阿里安５火箭火神主发动机在法国沃农欧洲动力装置制造公司的试验设施上进行３２０秒的热试车时发生爆炸。爆炸发生在点火后第１５秒，可能是从涡轮泵发出的，造成了液氧管路爆裂，并引起火灾。火灾漫延到了试车台上。基地管...