不竭动力探源—全国“五一劳动奖状”获得单位、西安航天化学动力厂实现跨越发展巡礼

中国航天科技集团公司第四研究院西安航天化学动力厂，是目前国内最大的固体火箭发动机装药、总装、检测专业厂．承担着国家重点型号及神舟载人飞船逃逸系统等多种固体发动机的研制生产任务，工厂先后获得国家和省部级科技成果奖百余项，为祖国航天事业的发展和国防现代化的建设做出了重大贡献。     

固体推进剂黏弹性本构模型及其有限元应用研究

基于时温等效原理和WLF方程建立推进剂黏弹性泊松比主曲线方程,进而建立考虑时间温度相关泊松比的推进剂本构模型。基于增量有限元方法,采用完全显式积分算法推导增量形式的黏弹性本构方程。根据MSC. Marc用户子程序编程规则,确定本构模型对应的一致切线刚度矩阵从而实现本构模型的有限元应用。先后通过固化降温以及点火增压工况,分别采用黏弹性泊松比以及弹性泊松比对药柱结构进行应力应变力学响应分析,并对比不同类型泊松比对应力应变场的影响。研究方法和结果可为发动机药柱的精细结构完整性分析提供参考。     

复合固体推进剂等效力学性能VCFEM细观预示方法

根据固体推进剂的细观结构特征,采用等圆最优装载方式生成代表性体积单元(Representative Volume Element,RVE)模型,并结合Voronoi单元有限元方法(Voronoi Cell Finite Element Method,VCFEM)和均匀化方法,发展了一种可预示固体推进剂等效力学性能的数值分析方法,从而得到体分比和组分材料对等效模量和等效泊松比的影响规律。为证明该方法的有效性,设计一个对称数值模型,通过对该方法和传统有限元方法的节点位移结果的比较,发现两者之间的相对误差小于5%,且VCFEM用少量单元就完成了分析,提高了计算效率。通过对不同细观结构下推进剂RVE模型的计算,发现随着夹杂体分比的增大,夹杂的颗粒增强效应越明显,基体材料的变化比夹杂材料对等效力学性能有着更加显著的影响。     

进气道角度对含硼推进剂固冲发动机性能的影响

为了提高含硼推进剂固体火箭冲压发动机内硼颗粒的燃烧效率,采用颗粒轨道模型进行了补燃室两相流的数值模拟,其中硼颗粒的点火和燃烧模型采用的是King模型,建立了发动机补燃室内简单反应流模型,在该模型下研究了进气道的位置对非壅塞固体火箭冲压发动机燃烧效率的影响,并在此基础上进行直连式试验研究.结果表明,后进气道角度为60°时的燃烧效率比90°时高.     

RBF神经网络的火箭发动机成本预测

神经网络技术已广泛应用于各工业控制部门, RBF神经网络是对一般BP神经网络的改进.尝试将其应用于固体火箭发动机成本预测中.首先利用已有的成本信息对该神经网络进行训练,使其对已有信息的预测误差小于规定值,再将其用于其他条件下的成本预测.结果表明,实际预测效果较为理想,从而为固体火箭发动机成本预测提供了一种新的方法.     

穿甲子弹垂直侵彻防弹钢试验与理论模型

试验研究了穿甲子弹垂直侵彻高强防弹钢的机理,提出了一个分析靶板极限速度和弹体剩余速度的理论模型,该模型综合考虑了材料的应变率与热软化效应,结果表明,理论值与试验值吻合很好.分析了失效准则的影响,研究了剪切带温度和靶板耗能随入射速度的变化规律.     

勇攀高峰的“驯虎人”——记2009年度“中国航天基金奖”集体奖获得者四院42所高能固体推进剂研究室

他们被称为固体推进剂的“训虎人”，专门与“性情暴虐”的易燃易爆高能量推进剂打交道。从最初数以克计的含能材料探索开始，他们一路“摸着老虎的屁股”走来，在国内首次取得高能推进剂大尺寸发动机演示验证圆满成功，使我国成为世界上少数几个掌握该高能推进剂技术的国家。     

H2O2/HTPB固液混合发动机点火试验研究

利用H2O2催化分解原理,设计了烃类燃料在催化分解的90%H2O2中能燃烧的点火器,然后采用该点火器进行H2O2/HTPB固液混合发动机点火试验研究.试验结果表明,该点火器能够成功启动H2O2/HTPB固液混合发动机,且当混合比偏离最佳混合比后,发动机的燃烧效率降低.     

F—K理论在堆积固体自燃火灾调查中的应用

堆积固体自燃火灾是常见多发火灾，由于其规模庞大、着火延迟期长等特点，难以进行全尺寸的模拟实验，为火灾预防和调查工作带来了一定的难度。基于F—K（Frank—Kamenetskii）理论，将小规模实验结果外推，从而预测或判断一定尺寸的堆积固体在一定的环境温度下自燃起火的危险性。     

固体推进剂裂纹摩擦热点形成细观模型分析

分析机械撞击载荷作用下复合固体推进剂内部裂纹摩擦形成热点过程。研究在压应力与剪切应力作用下闭合裂纹滑移、扩展、摩擦生热、热扩散、推进剂热分解及与气相产物相互作用。利用断裂力学、热传导、推进剂热分解动力学方法,建立裂纹摩擦热点细观模型。通过模型数值计算,探讨推进剂裂纹摩擦产生高温热点的过程和条件。分析计算表明裂纹摩擦和扩展可导致推进剂形成高温热点。