基于遗传算法的固体火箭发动机参数辨识

固体火箭发动机参数辨识为非线性受约束优化问题,经典算法求解此类问题时初值敏感、局部收敛等问题表现较为突出.针对上述难题,将具有良好全局收敛性的遗传算法用于固体火箭发动机参数辨识,得到推进剂燃速模型和喉径变化模型的全局最优辨识值.计算结果表明,固体火箭发动机参数辨识采用遗传算法求解可行,计算结果与试验结果吻合良好.     

固体火箭发动机无损检测技术进展评述

前言在国外,固体火箭发动机无损检测技术一直是非常受重视的。美国六十年代中期相继研究了射线、超声等常规方法,也发展了声发射、微波和红外等新技术,应用于固体发动机的质量控制和产品检验,它的进展相当迅速。1978年以后,由于电子计算机日益普及,X射线实时显象系统和计算机断层成象技术已在大型固体发动机无损检测方面得到实际应用。下面就固体火箭发动机无损检测(NDT)技术进展做一简要综合介绍,着重评述计算机断层成象(CT)技术的发展动向。     

水平空中发射固体有翼运载火箭总体/动力/气动/轨道一体化设计与优化

综合考虑固体火箭发动机设计、带翼火箭气动外形设计、轨道设计和总体特性相互作用相互影响的情况下,建立了水平空中发射固体有翼运载火箭总体／动力／气动／轨道一体化设计优化模型和系统分析模型。测试了系统分析软件,应用基于方向的遗传算法优选了某水平空中发射固体有翼运载火箭28个设计参数。结果表明,计算结果与工程实际结果吻合较好,优化设计效果明显,优化所得火箭起飞质量是原方案的84．32％。     

推力室钎焊身部X射线数字成像检测技术

针对常规运载火箭发动机推力室钎焊身部钎焊质量检测需求,深入开展了钎焊身部X射线数字成像自动检测系统与检测工艺研究。研制开发了X射线数字成像自动检测系统,介绍了系统组成与特点。利用该系统开展了分区透照试验,确定了分区数量与机器人路径规划,完成了程序示教。开展了检测灵敏度试验,并与常规X射线胶片照相方法进行了试验对比分析。结果表明该检测系统与工艺可以满足检测要求,能有效检测出2 mm×1.5 mm未钎着缺陷与Φ0.5 mm冷却通道堵塞。与射线胶片照相手工拍片相比,其影像变形小、图像宽容度大,提高了缺陷检出率与检测可靠性及一致性,效率提升了3倍。利用该检测工艺检测通过的产品已经完成了试车及飞行任务考核。     

固液火箭发动机在远程空空导弹中的应用

为提高远程空空导弹性能,基于不死鸟导弹及其原有固体发动机的基本性能,开展了固液火箭发动机作为动力系统的远程空空导弹方案设计,通过固液火箭发动机的多次启动提高导弹飞行性能。采用多岛遗传算法,设计优化得到了替代不死鸟原固体火箭发动机的固液火箭发动机方案,对发动机总体进行参数化仿真,得到导弹模型,并对导弹进行了气动估算和飞行仿真与分析。结果表明:固液火箭发动机可以显著提升远程空空导弹的射程和速度特性,具有良好的发展前景。     

用X射线系统检测三叉戟火箭发动机

洛克希德公司研制了一种X射线实时显像系统,用于检测海军C4三叉戟固体火箭发动机。此法比普通X射线系统检测更完全、更均匀、效率高且费用明显降低。这一看法为生产三叉戟导弹第一级发动机的赛奥科尔公司、生产该导弹第二、三级发动机的赫克利斯公司和航空喷气战术系统公司的实验所证明。航空喷气公司利用该系统检测了陆军的霍克导弹发动机和海军通用动力标准导弹发动机。     

固体火箭发动机撞击安全性数值分析

针对固体火箭发动机撞击安全性问题,采用数值分析方法,建立了某两型高能固体火箭发动机轴向与径向撞击模型,完成了不同速度、不同撞击角度下的发动机安全性分析计算,得到了在不同撞击条件下固体火箭发动机推进剂的燃烧、爆炸等反应特点。对比相同工况下的火箭撬试验结果,计算结果与实际试验接近,验证了数值模型及参数的正确性。利用已验证的模型和参数,采用相同的计算方法,通过对模型在不同速度下进行多次仿真计算,得到两型发动机的撞击临界速度。研究表明,对于高能固体推进剂固体火箭发动机,随着尺寸与装药量增大,其撞击安全性降低,在相同尺寸时,径向撞击比轴向更容易发生反应。研究结果为高能固体火箭发动机的设计及撞击安全性分析提供了参考。     

基于Web的固体火箭发动机质量信息系统安全性研究

提高固体火箭发动机质量信息系统的安全性，对于固体火箭发动机的研制与生产具有重要的信息保护作用。针对基于Web的固体火箭发动机质量信息管理与评判系统。分析了操作系统，网络和数据库等三个方面的安全性，利用三维模型提出了系统安全性方案的基本框架，该方案的试运行表明，该方案的使用具有积极的意义和作用。     

一种固体火箭发动机内弹道性能数字仿真研究

研究了固体火箭发动机内弹道性能数字仿真方法，包括确定其随机变量，提出根据试验数据修正压强和推力的计算公式和数字仿真模型。该方法可用于固体发动机方案选择、性能评定及流场计算。对某固体火箭发动机的内弹道性能进行了数字仿真，得出了燃烧时间平均压强和平均推力、最大压强、比冲和总冲等内弹道性能参数的均值和方差。计算结果和实验数据符合较好，说明该仿真模型计算可靠。     

基于Pro/E的参数化驱动固体发动机模装设计

为实现参数化驱动的固体火箭发动机结构设计、零件装配及其与平行层燃面退移的一体化集成，以Pro/E族表技术为核心，利用WinForm框架和XML等技术，提出了实现固体火箭发动机结构参数化模装设计和整机自动化装配的技术途径，实现了发动机各零部件三维模型的参数化驱动及发动机整机的自动化装配，实现了复杂三维药柱退移过程中的拓扑结构变化。该研究开发完成固体火箭发动机结构参数化模装设计软件系统，系统中包含29个发动机零件，通过灵活设定结构参数，可自动化构建多达720种不同结构形式的发动机结构实体模型，实现平行层燃面退移，得到发动机工作过程中的动态结构质量特性，同时计算出发动机的内弹道性能，并且具有可扩展性。该技术能够为进一步研究固体火箭发动机的设计、仿真、优化的一体化系统奠定基础。     

用于大型固体发动机无损检测的X射线层析仪

由X射线高能物理研究导出的X射线自动层析技术,可望用于大直径(3.809m)固体火箭发动机的无损检测。为了验证高能级X射线的使用可能性,美国的先进研究与应用公司与空军莱特试验所于1992年对60MeV X射线层析仪进行了应用研究。X射线层析仪可得出固体火箭发动机内部的三维细化图象,由此可查出装药气孔、装药与绝热层界面脱粘等缺陷。     

远程机动导弹固体火箭发动机总体性能优化设计

本文介绍针对某一远程机动导弹固体火箭发动机建立的优化设计数学模型.运用该数学模型成功地进行了七个设计变量的寻优计算,所得优化方案与原方案比较,发动机性能得到了明显的提高.该数学模型把热力计算、装药设计、内弹道设计,药柱结构完整性分析、壳体结构可靠性与发动机性能优化联系起来,因此,它是一个较为完整的固体火箭发动机性能优化数学模型.     

固体火箭发动机特性对空射滑翔式弹道飞行器性能影响分析

为研究空射滑翔式弹道飞行器固体火箭发动机特性对飞行器综合性能的影响,构建了基于序列二次优化法(SQP)的弹道优化模型,设计了多套不同推力形式、不同特性参数的固体火箭发动机方案。通过开展空射滑翔式弹道飞行器弹道仿真分析,获取了不同动力特性下的最优爬升攻角变化规律,对比分析了相关弹道特征指标。结果 表明:采用长时间-小推力...     

平行坐标可视化技术在固体火箭发动机优化设计中的应用

由于笛卡尔坐标系的制约,多变量分析及显示成为复杂固体火箭发动机设计优化的难点之一。将平行坐标可视化技术应用于固体火箭发动机设计优化过程,以高压强固体火箭发动机总体参数优化为例,针对不同优化阶段提出不同赋色原则,说明其在发动机设计优化辅助建模、优化过程监控和优化结果鲁棒性分析中的应用。研究结果表明,平行坐标可视化技术在处理固体火箭发动机设计优化多变量分析及显示问题上具有简单、直观等独特优势,易于工程应用。     

数字化制造技术在液体火箭发动机导管定制化加工中的应用

针对液体火箭发动机导管定制化生产的特点,通过构建发动机参数化模型并依据现场实际测量数据进行参数化驱动,基于该模型开展以导管端面与其轴线垂直度、导管对接错位值等偏差最小为约束条件的导管虚拟装配和加工余量计算方法研究,确定最优导管加工方案,用虚拟环境中与现场实物状态一致的三维模型进行装配仿真代替目前在物理环境中采用的实物比...     

战术固体火箭发动机按费用优化设计

论述了按费用设计的概念和方法，在５种战术固体火箭发动机制造成本数据统计分析的基础上，以部件重量作为模型参数，建立了适合于战术固体发动机的喷管，装药和壳体成本模型，根据这些成本模型，对某地－空战术导弹火箭发动机以冲费和为目标函数进行按费用优化设计，所得结果通过与实际发动机试车结果及制造成本比较，表明以作为参数的成本模型合理，按费用优化设计技术可行，经济上合理。     

固体火箭发动机地面试验测量系统研究

针对固体火箭发动机地面试验,基于柔性试验架建立试验设备,应用虚拟仪器技术搭建通用测量硬件平台,使用LabVIEW7.1开发了一套包含参数控制、参数标定、数据测量、数据处理在内的发动机地面试验通用测量软件,从而建立了发动机测量系统.该测量系统可同步监测整个固体火箭发动机工作过程,能够满足发动机地面试车性能检测高精度要求,具有快速反映整个试车过程的能力和节省数据处理时间等优点.     

基于物理规划的固体运载火箭多学科设计优化

固体运载火箭设计属于典型的多学科设计问题,为提高同体运载火箭设计水平和缩短研制周期,提出了基于物理规划的固体运载火箭多学科设计优化方法.建立了固体运载火箭多学科系统分析模型,以卫星轨道设计计算得到的运载火箭关机点参数和最小火箭起飞质量为设计准则.采用物理规划方法构造系统级火箭总体设计优化模型,以发动机总体性能指标为设计准则,采用物理规划方法构造子系统级发动机设计优化模型.通过系统级总体设计优化和并行的子系统级发动机设计优化的嵌套循环,得到满足火箭运载能力的各级固体发动机最优设计结果,即得到内外弹道相匹配的发动机最优推力-时间曲线.     

固体火箭发动机总体优化设计

本文介绍了对某空—空导弹固体火箭发动机进行的优化设计,优化中以所选的五个设计变量,建立了适用的能量模型和质量模型,编制了参数优化和参数分析计算机程序,采用约束复合形优化方法,可得到稳定收敛的最优解。文中还对五个设计变量进行了参数分析,并确定了各参数的敏感度。本文介绍的优化方法和所编制的计算机程序可用于其它固体火箭发动机的优化设计。     

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,...