固体火箭推进技术发展与展望

本文简要综述了固体火箭推进技术在导弹和运载方面的发展及各单项技术现状,展望了固体火箭推进技术在武器和航天领域内的发展趋势,并据此提出了若干研究课题.     

液体火箭发动机系统静态特性模拟

以往分析液体火箭发动机系统静态特性的程序都是针对特定的发动机系统编写的,这样的模拟程序缺少通用性,一旦发动机方案发生变化,要重新列系统方程与编程序进行模拟.本文采用基于元件模型的结点方法,探讨了在计算机上自动建立液体火箭发动机静态方程,并且进行数值模拟的方法.运用该软件,用户只要输入发动机元件参数和元件之间的连接关系,计算机就可以自动完成系统模拟工作.     

推进剂燃速预估

作者对小粒子组合模型(PEM)中的某些公式及参数进行了修改.在此基础上,计算了35组含铝丁羟推进剂的燃速,考察了氧化剂级配及催化剂等对推进剂燃速的影响.燃速计算值与实测值符合程度高,即90%的计算燃速值与实测值的相对误差在±10%之内.     

固体火箭发动机固有频率灵敏度特性的初步研究

本文运用固有频率灵敏度分析方法,把长细比较大发动机简化为梁模型,推导出其固有频率灵敏度计算公式;对于长细比较小发动机必需采用有限元模型,本文采用简化方法,进行固有频率灵敏度分析,并归纳出两种发动机的灵敏度特性.     

固体火箭发动机点火器的工程设计和流量估算

固体火箭发动机点火器传统工程设计的方法是应用经验公式估算点火药量,点火器结构设计依赖于设计人员的经验.本文依据数值方法给出了通用点火器设计方法,点火器流量估算方法.通过发动机压强上开段的峰值、达到峰值的时间来筛选方案,从而最终设计出点火器.文中还给出了实验结果.依据本文中提出的方法成功地进行了多种发动机的设计,表明工程应用性强.     

复合固体推进剂的燃速压力指数

复合固体推进剂是由无机氧化剂,有机粘合剂,金属燃料以及各种添加物所组成的非均相混合物。这种推进剂的燃烧过程是由一组在气相,液相及固相中同时发生的化学反应及传热、传质等物理过程所构成的一种复杂过程。因此,复合固体推进剂的燃烧速度受到许多因素的影响,如燃烧室压力,装药初温,氧化剂的类型、含量、粒度及其不同粒度的配比,粘合剂的类型,燃速调节剂的特性等都会影响复合固体推进剂的燃速。然而,在上述诸因素中,压力是影响燃速的最重要的因素。     

丁羧推进剂老化贮存期的研究

本文采用高温加速老化的方法,对端羧基聚丁二烯推进剂的老化貯存期进行了研究。在不同的温度下,取老化时间不一样的推进剂样品,进行单向拉伸强度和延伸率的测定,然后用阿累尼乌斯方程式(Arrheniusequation)作图,推算出在室温下的老化貯存期。结果表明:本端羧基聚了二烯推进剂的老化貯存年限在五年以上。 本文并对实验中出现的现象作了解释。     

液体火箭发动机尾焰对发射平台冲击效应

为研究液体火箭发动机尾焰对发射平台的冲击效应特性,建立液体火箭发动机尾焰对发射平台冲击数值计算模型.针对液氧/煤油发动机尾焰对发射平台冲击特性,基于建立模型研究了喷管出口距离平台3,5m工况下推进剂流量和复燃对冲击特性的影响,并分析了影响差异及其产生差异的原因.结果表明:尾焰自由射流区的激波膨胀、压缩距离和壁射流区面积随推进剂流量的增大而增大;考虑复燃化学反应不仅改变了自由射流区和滞止区的形状结构,而且增大了壁射流区的面积和温度;复燃和推进剂流量均是通过影响尾焰结构对冲击特性产生影响,具体影响效果与喷管出口和发射平台间距离有关.      

肼混合物胶体推进剂的热分解特性研究

为了评估肼混合物胶体推进剂的热安全性,采用差示扫描量热仪(DSC)和绝热加速量热仪(ARC),对肼混合物胶体推进剂的热分解特性进行了研究。DSC的实验结果表明,在2,5,10和20K·min-1四种升温速率下推进剂的初始热分解温度分别为185.73,227.20,230.37和245.19℃;根据DSC的试验结果,利用Kissinger法计算得到热分解活化能为181.80k J·mol-1。在ARC实验中,肼混合物胶体推进剂在理想绝热条件下的初始分解温度为180.58℃,最大温升速率达到0.6237°C·min-1,绝热温升为227.92℃,最高温度为408.50℃,计算得到其热分解活化能为121.77k J·mol-1。比较DSC与ARC的试验结果,两者基本一致;热分析试验中推进剂先经历相变吸热过程,再进行分解放热。     

动态子结构方法在全箭动特性分析中的应用研究

液体推进剂质量对运载火箭全箭动力学特性有重要影响,其动力学建模是全箭动力学建模的难点和重点。结合航天工程实际,提出了采用虚质量法和动态子结构方法相结合的液体推进剂建模方法,减缩了计算模型自由度,提高了计算效率,实现了全箭动力学特性分析。最后,以某液体运载火箭为例,分析了不同液体推进剂建模方法对全箭动特性计算结果的影响。