喷管扩张环垂直度对发动机推力偏心的影响研究

来源 :中国宇航学会固体火箭推进24届年会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tonycheungqd
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
喷管的扩张环垂直度会使固体火箭发动机产生推力偏心。从理论上详细分析了此种推力偏心产生的原因,在三维Navier-Stokes方程基础上,采用基于Van Leer格式的矢通量分裂算法,对某锥形喷管流场进行了数值计算,归纳总结了喷管扩张环垂直度对推力偏心的影响程度及其量值范围。用六分力试验系统对某喷管扩张环垂直度缺陷的发动机进行点火测试,试验结果与理论分析较吻合,验证了理论分析的正确性。最后总结出影响推力偏心角δ的规律,得到推力偏心角δ与喷管出口斜切角α的准则关系式。所得结论对发动机的设计、装配质量和导弹控制研究具有较大指导意义。
其他文献
固体火箭发动机在生产和贮存过程中可能受到多种载荷作用,因而固体推进剂表面会产生各种各样的裂纹。固体火箭发动机点火启动段伴随着复杂的化学、物理过程,发动机燃烧室中会出现较高的压力峰。推进剂裂纹内表面经过燃烧室高压、高温燃气的传热,最终被点燃形成对流燃烧。裂纹在对流燃烧的作用下可能会引起裂纹扩展,即使裂纹不扩展,它也增加燃烧表面积,影响发动机燃烧室流场分布;另一方面裂纹流场的分布也取决于发动机燃烧室的
对涡流阀式变推力发动机喷流后的发动机内流场动态响应过程进行了数值模拟,分析了发动机内旋转流动的形成过程,得到了燃烧室压力、推力的响应特性。计算结果表明,涡流阀式变推力发动机的响应性能较快,控制流喷入后发动机达到稳定状态的时间为毫秒量级,可以满足变推力发动机实时调节的需求;计算得到了的推力调节比,满足发动机推力控制的要求。研究结果为涡流阀式变推力发动机的性能分析和设计提供了参考。
采用Von-mises屈服准则定义裂纹尖端的核心区,应用于M准则的推导,并修正了M准则中临界载荷的判据。对含Ⅰ-Ⅱ复合裂纹的HTPB复合固体推进剂进行了单轴拉伸试验,得到了不同裂纹倾斜角下裂纹的启裂角和临界载荷。试验结果表明,推进剂裂纹的启裂角和修正的M准则预测的结果较为接近,说明可借助修正的M准则来预测推进剂裂纹的初始启裂角。
结合工程实际论述和分析了推力矢量发动机燃气舵气动特性的设计过程。以工程算法快速地确定燃气舵的气动外形,借助针对燃气流动的数值分析方法,给出了绕燃气舵流场的流动特性。通过分析舵片上的压力分布,获得控制系统所需的各力和力矩值,以舵面的升力和法向力随舵偏角的变化规律,以及舵间的相互干扰等作为分析依据,对燃气舵气动特性设计进行详细计算。数值计算结果与试验结果的误差能够满足工程设计的需要,为今后燃气舵气动特
基于固液混合火箭发动机中复杂的物理、化学过程,利用流动-传热耦合的方法以及动网格技术建立了固液混合火箭发动机燃面退移过程模拟的数值模型。计算结果与实验数据的对比校验了模型的正确性。并应用该模型对某实验发动机进行了数值模拟,获得了发动机中的瞬态流动特性以及固体燃料表面的温度以及燃面退移速率随时间的变化规律。
ACIS是目前最好的三维几何造型内核之一。针对利用商业三维CAD软件进行固体火箭发动机装药设计遇到的问题,本文通过在ACIS平台上实践,提出了解决方法。最后以星槽管型装药为例介绍在该平台上进行装药设计的整个过程,不仅实现了交互式任意装药的设计,而且在计算精度和计算速度方面达到了工程应用的要求。
采用多维两相N-S方程、湍流κ-ε方程及湍流燃烧PDF模型对水冲压发动机补燃室燃烧反应流场进行仿真,并探讨了进水量对水冲压发动机性能的影响。通过与试车结果进行对比分析,结果表明,所采用的数值方法可以用来仿真水冲压发动机补燃室掺混燃烧工作过程,其数值结果可以用来指导水冲压发动机进一步的研究分析工作。
基于药柱中嵌入金属丝的思想,当所能够使用的金属丝还不能达到预期的增速效应时,用特定燃速的药条取代金属丝,预埋于药柱中,并用某试验器进行了点火试验,药柱综合燃速达到100mm/s以上。高燃速药条在理论计算和在试验器上所获得的数据可以说明,高燃速药条在丁羟推进剂中的正确使用基本可以满足设计要求,起到预想的增速作用。
为了使缠绕壳体与接头接触区域接触应力分布均匀或降低应力集中,提出了接头与壳体接触区的形状为凹面的方案,并用复合材料层合壳理论通过应力分析对该方案进行了证明。结果表明,凹面形状的方案将降低应力集中,改善封头受力状态,从而可以减少该区域缠绕壳体补强层的厚度或减少缠绕壳体的厚度。最后,以某具体发动机的后接头结构为例,通过数值模拟进一步说明了凹面接头的有效性。
某管状装药发动机,采用端面限燃内外壁恒面燃烧的装药结构,发动机总体根据药柱强度计算的结果,要求点火装置必须同时点燃发动机药柱的内外燃面。针对发动机装药结构的特点,点火装置药盒采用了中心为篓式药盒、外侧为环形药盒,两药盒之间为并联结构的双药盒结构,以实现同时点燃药柱内外燃面的目的。该结构的点火装置经过单项试验及地面试车的考核,满足了发动机总体的设计要求。