长贮过程中发动机HTPB推进剂老化机理分析

为揭示固体推进剂在长期贮存过程中的老化机理,解剖了自然贮存19年贴壁浇注的端羟基聚丁二烯橡胶推进剂装药发动机,沿着药柱径向不同位置进行了取样,并采用扫描电镜、能量色散X射线光谱仪、红外吸收光谱、交联密度等多种手段对这些样品进行了测试分析。研究发现：贴壁浇注发动机药柱不同位置推进剂的老化程度不尽相同,越靠近非金属壳体位置,推进剂的老化程度越严重。进一步深入分析表明：除了丁羟胶中双键的氧化断链和端羟基的缩合等影响推进剂老化,铝粉氧化产生的铝离子会催化丁羟胶双键与氯气或水发生加成反应生成■双键和仲醇,而铝离子迁移和分布的不均匀会引起药柱老化的不均匀性。研究结果对推进剂配方设计和防老化措施的研究具有重要意义。     

火箭出口面积对RBCC发动机引射模态影响规律分析

火箭基组合循环发动机引射模态飞行状态复杂,为了提高发动机的整体性能,研究了火箭出口面积对发动机引射模态的影响规律。通过数值模拟研究,引射流量在低飞行马赫数条件下,主要受引射性能影响,火箭出口面积越大,引射性能越好。然而,随着飞行马赫数的提升,引射空气的动能提升,隔离段内出现壅塞情况,引射流量主要受限于隔离段几何尺寸,与火箭出口面积无关。在亚声速工况下,火箭出口面积越小,发动机比冲越低,且出口无量纲面积为3.15时,火箭羽流膨胀撞壁,会引起性能骤减,需要予以避免;在超声速工况下,选择面积较小的火箭出口面积,燃烧室内压越高,发动机性能提升越明显。     

运载火箭芯级与助推级分离的数值模拟

采用动态重叠网格方法和双欧法,耦合求解非定常流动控制NS方程和6DOF运动方程,数值模拟运载火箭助推级和芯级的自由分离过程和附加外力作用下的强迫分离过程,并对芯级、助推级分离的主要影响因素进行分析。数值结果与试验结果吻合,表明动态重叠网格方法能正确预测火箭芯级与助推级间复杂的流动现象。根据数值模拟结果,给出助推级在不同分离工况下的分离参数及分离规律。     

射流角度和壁面曲率对撞壁液膜的影响

射流角度和壁面曲率是空间液体火箭发动机液膜冷却设计的重要参数,通过实验研究了入射角和壁面曲率半径对射流撞壁液膜形态和液膜厚度的影响;实验中液膜厚度的测量采用探针法法测量。对射流撞壁的溅射现象进行的分析表明,射流由壁面附着状态转变为液滴飞溅状态的临界We数为214.1,射流撞壁后由附壁状态转变为溅射状态的临界入射角度为23.1°,根据液体火箭发动机冷却的需要可以选择合适的射流角度。     

气象探空火箭气温测量不确定度评估方法

在气象火箭测温修正模型基础上,通过误差分析理论,对温度修正及其不确定度评估方法进行研究。根据火箭探空仪在空中下落过程中大气密度变化规律,建立温度修正数学模型,推导得到温度修正公式。根据误差理论,分析影响温度修正的八项误差因素,并逐项给出温度修正误差表达式。以气象火箭实测数据为例,运用上述公式,对探空火箭温度反演不确定度进行分析计算。结果表明:温度反演不确定度在50~60 km较大,最大为3.6 K;40~50 km不确定度为0.3~0.9 K;40 km以下,不大于0.3 K。影响温度不确定度的因素主要是气动加热修正项、滞后效应修正项、结构热传导修正项和传感器对环境热辐射修正项。数据处理时采用参考大气或标准大气仅进行一次修正是不够的,需进行迭代修正,单次修正结果与迭代修正结果差异最大可达5.6 K。     

某型火箭弹引信惯性保险机构可靠性改进设计

针对某型火箭弹引信在靶场试验过程中出现的瞎火现象,对其惯性保险机构进行了改进设计,并通过激活击针簧抗力分析和钟表机构走动时间变化分析对惯性保险机构的作用可靠性及安全性进行了验证。实践证明,该方法在大大提高作用可靠性的基础上降低了工艺难度,具有良好的军事经济效益。     

燃烧室压力对潜入式喷管喉衬热应力的影响

为了研究燃烧室压力对固体火箭发动机潜入式喷管热应力影响规律的问题,采用商业流体软件,基于压力求解器,求解了喷管纯气相的流场,确定了燃气温度、压力、壁面对流换热系数;采用有限元软件,依据流场计算的非均布壁面压力与非均布对流换热,求解了燃烧室压力为6 MPa下的潜入式喷管热结构问题;通过地面点火试验验证了仿真模型与数值方法的有效性与准确性;采用相同计算模型与数值方法,求解了在燃烧室压力为9 MPa、12 MPa下的喷管热结构问题,揭示了燃烧室压力对喉衬热应力的影响规律。结果表明:整个工作过程,喉衬环向应力最大值为103.9 MPa,位于内表面,且随时间增大,先增大后减小;喉衬环向拉应力也随时间先增大后减小;随压力增大,对流换热系数增大,喉衬温度升高,喉衬环向拉应力增大,喉衬环向压应力减小。     

子母深弹反鱼雷攻击效能及仿真

火箭深弹是水面舰艇拦截鱼雷的常用武器,为提高火箭深弹拦截鱼雷的概率,提出了子母深弹的概念,将地面火炮中常用的子母弹技术应用于深弹反鱼雷攻击中,通过分析子母弹的散布特性,来比较子母深弹和火箭深弹毁伤鱼雷的效能,并通过Monte-Carlo法仿真了这一过程,分析了影响子母深弹的毁伤概率的因素。     

提高多管火箭炮发射火力密度研究

为了提高某多管火箭炮火力密度,提出采用两管对称齐射的方法缩短发射时间,减少火箭弹初始扰动的方案。建立多管火箭炮多体动力学模型,根据发射顺序的基本编制原则和考虑火箭炮采用两枚弹同时发射的影响因素拟定射序,对整个发射过程进行仿真,得到火箭初始扰动计算的火箭炮动态特性数据。经与原单发发射时对比,有效提高发射火力密度,并且也有利于提高火箭射击密集度。     

某型火箭炮弹对面积目标的毁伤仿真

某型火箭炮是新型的主战装备,对其战术技术性能的研究具有重要意义。采用仿真的方法对该型武器系统对目标的毁伤过程进行研究,可以大大节约实弹射击所需经费,并且可以动态地观察毁伤过程的细节。根据某型火箭炮弹抛撒子弹模型及子弹毁伤目标性能指标,采用理论分析和计算机模拟手段,对该型火箭炮弹对面积目标的毁伤过程进行了仿真,并得出了毁伤效率随子弹枚数和CEP的变化规律。研究成果对该型武器系统的作战运用具有借鉴意义。