固体火箭发动机喷管壁窝火故障的试验研究

针对某大型固体火箭发动机在试车中后出现的喷管后侧持续冒小火和试车后期出现的喷管扩散段前剖容火故障,进行了模拟实验。     

固体火箭发动机喷管烧穿故障的试验分析

根据某大型固体火箭发动机在地面试车喷管扩散段前部的烧穿故障的诊断,认为喷管的内型面半径对轴线的导函数在型面衔接点处不连续是导致烧穿故障的直接原因,通过对比模拟试验得到证实。又通过对原型喷管的Ｎ－Ｓ方程计算,发现在型面衔接处有漩涡存在,与最初分析的速度转折点的道理相一致,从而确诊故障。最后,提出型面设计的改进建议,即以余弦曲线代替圆弧曲面,使衔接点处导函数连接,可大大减弱冲刷烧蚀作用,从而避免烧穿。     

固体火箭发动机喷喉结构设计准则的研究

提出了固体火箭发动机喷管喉衬结构综合设计准则──间隙临界值δｋ的概念,详细介绍了该设计准则δｋ的计算公式推导过程及其应用。并通过某固体火箭发动机四种不同技术状态喷喉结构的地面试车得到试验验证。     

火箭发动机喷管内型面优化设计

以两种空-空导弹固体火箭发动机喷管作为算例,为此,建立固体火箭发动机的质量模型,喷管的质量比冲模型和目标函数模型,选择五种喷管扩散段内型面:锥形喷管,抛物线喷管,双圆弧喷管,二次多项式喷管和三次多项式喷管,进行优化设计,利用优化理论,成功地完成了五个设计变量的优化问题。优化结果表明,所建立的计算模型是正确的,并可用于其它大中型号的喷管设计。     

固体火箭发动机壳体及喷管模态分析

发动机模态参数是检验发动机有限元动力模型、进行振动响应分析的基本数据.本文选用锥壳单元,介绍了轴对称旋转壳模态分析方法.计算了发动机壳体和喷管的固有频率和振型,并与实验结果进行了对比分析.     

固体火箭发动机喷管结构瞬态温度场的理论预估

本文采用目前广泛应用、效果显著的有限元法,对固体火箭发动机复合喷管结构的轴对称瞬态温度场进行了理论预估.在计算中考虑了对流换热系数沿喷管轴向的变化及材料的方向性.所编程序通用性较好.     

固体火箭发动机喉径变化辨识

根据发动机实验得到的燃烧室压强和发动机推力随时间变化数据,考虑了三氧化二铝沉积、消融和喉衬材料烧蚀,建立了喉径变化模型,并用辨识技术得到了喉径变化规律,为发动机性能计算提供了必要的数据,大大提高了性能计算的精度。     

固体火箭发动机喷管CAD系统设计

叙述了一个基于微机的固体火箭发动机喷管ＣＡＤ设计软件的功能及实现过程,内容包括：喷管的型面设计、流场计算、性能预估、结构设计、温度场计算和烧蚀计算等。该软件既可独立地运用于喷管的结构设计,又可以与其它部件的设计软件一起协调工作,共同完成固体火箭发动机的方案设计。该软件已开发成功并投入使用,实践证明具有使用方便、功能完善等特点     

固体火箭发动机试验架性能试验方法

在总结固体火箭发动机试验架的设计、性能试验与使用的基础上,介绍了试验架的静态性能及动态性能试验系统的组成、技术要求、操作程序和数据处理方法。作为非标准机械设备的试验架,是固体火箭发机静止试验中推力测试的主要误差源,控制这一环节,为提高固体火箭发机推力测试的准确性提供了保证。     

无喷管固体发动机装药技术研究

为提高无喷管发动机的比冲,从装药角度研究了在低燃速推进剂配方中加入短纤维以提高推进剂的抗冲刷性能,采用装药＂喷管＂收敛段的倒锥形造型技术及两种不同燃速推进剂的同心层装药,使无喷管发动机的比冲稳定在１８８２．０～１９８９．０Ｎ·ｓ／ｋｇ,满足了预定要求。与有喷管同类型发动机的内弹道性能比较,无喷管发动机的总冲量达到相当高的水平。     

倒置喷管发动机性能测定方法的比较与分析

采用三种试验方案对喷管倒置１５０°引起的比冲损失进行了测定、分析和比较。结果表明,双室串并发动机顺倒置四喷管引起的比冲相对损失为１．８％左右;如果将顺置采用单喷管,那么该项损失大约为４．１％。采用双室串并发动机时,测试系统和判读系统误差不能进入测试数据中,所以它比单独采用顺置和倒置时测定的数据可靠。     

喷喉烧蚀损失计算

分析了喷喉烧蚀计算的各种方法,并用实例比较了各种计算方法的优劣。理论分析和计算结果表明,用平均膨胀比与初始膨胀比计算出的理论真空比冲之比,或在平均膨胀比与初始膨胀比下按一维两相平衡流计算出的真空比冲之比来计算喷喉烧蚀效率较好。     

固体火箭发动机喷管结构缝隙设计

通过热和结构计算,对固体火箭发动机喷管缝隙设计进行了分析。将燃气简化为一维等熵流以确定喷管内型面所承受的温度和压力载荷．基于三维有限元模型．计算了喷管的瞬时温度场。导入温度场分析结果,并用点一点接触单元模拟不同材料之间的接触状态,计算了温度和压力载荷联合作用下喷管的位移场和应力场。综合多个时刻的计算结果得到发动机工作过程中喷管结构缝隙和接触应力的变化趋势,并据此对设计缝隙提出了修改意见,结果可为发动机喷管设计提供参考。     

喷管故障情况下异常数据的处理

根据首台发动机静止试验喷管故障情况下的试验数据,提出了对压强－时间、推力－时间曲线进行修正处理的方法,得出了满意的结果,为正确评价发动机总体设计、内弹道设计提供了可信数据。     

固体火箭发动机试验故障错判案例启示

介绍了一个固体火箭发动机试验中的关联性试验故障错判案例,分析了由于验证方法不当引起错判的原因,并提出了在试验故障分析时要把验证方法写入故障图、对验证方法也要验证、对验证方法应根据重要性、价格等因素分别进行重点分析的故障分析观点。     

固体发动机及火箭固有振动特性预估

用有限元方法计算了选用的固体火箭各级发动机壳体,药柱及整机固有频率和振型,并计算了火箭固有振动特性,为发动机冲击试验,今后的模态和振动试验提供了参考数据。这些数据是选择测试设备及量程,激励方式及位置,测点布置及试验夹具设计等测试技术所必需的。     

纳米材料在固体发动机上的应用

介绍了纳米材料在固体发动机上的应用情况及前景,重点论述了纳米材料在固体发动机壳体结构材料、外防护材料、喷管烧蚀材料以及大固体推进剂中应用的是新技术进展和潜力。