液体火箭发动机无失效条件下的可靠性分析方法

针对液体火箭发动机热试车过程中可能出现的无失效情况,在对寿命分布进行分析的基础上,利用配分布曲线-最小二乘法,采用经典估计和Bayes估计作为先验分布,对液体火箭发动机无失效条件下的可靠性进行了评估,并对评估结果进行了分析。计算结果表明,采用最小二乘法结合Bayes估计,可以较好评估液体火箭发动机在无失效条件下的可靠性。     

基于离散元仿真的固体推进剂用氧化剂称量工艺优化

称量工序广泛应用于多种领域,其中出料口的质量流量对于物料的称量精度以及称量时间起着十分重要的影响。本文中基于粉碎后的固体推进剂氧化剂材料,通过一种三级补充加料的方法实现对物料的精确称量。一级补充加料采用传统的持续加料方法;二级和三级补充加料选择正弦运动形式控制出料口开闭,并分为粗称出料与精称出料2种出料方法。利用离散元法(DEM)对三级补充加料(主要是二级和三级)进行仿真,获取正弦频率对质量流量影响的拟合关系为四阶函数。建立以称量精度最大和消耗时间最小为指标的双目标优化数学模型,对称量最后1 kg的三级补充加料进行工艺参数优化选择。结果显示当二级粗称量加料频率为2.5 Hz或2.1 Hz,三级精称量加料频率为1.6 Hz或3.0 Hz时,达到局部最优,其称量精度为99.9%,预计用时分别为1.51 s和1.52 s。该方法对于实际的生产实践具有指导意义。     

采用射流掺混增强的前可调面积涵道引射器数值模拟

为了提高风扇外涵和核心机驱动风扇级外涵流体的掺混效率,提出一种采用射流掺混增强的前可调面积引射器设计方案。通过数值模拟的手段对流量特性、流动掺混和总压损失等方面进行了研究,并同基准模型进行了对比分析,结果表明：采用波瓣混合器结构的前可调面积引射器设计,显著地增加了较高出口背压工况下风扇外涵的流通能力;新的设计方案不仅没有增加低出口背压工况下的总压损失,还减小了高背压出口工况下的流动损失;流向涡的特征尺度是提高掺混效率的关键,可以进一步优化波瓣混合器几何轮廓,以满足调节机构对结构设计的要求。     

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。     

军用航空发动机大修能力评估方法

针对航空发动机修理工厂大修能力难以评估的问题,提出了航空发动机大修能力评估方法。分析了航空发动机大修生产过程;根据航空发动机大修生产工作特点,建立了基于生产职能分解的航空发动机大修能力评估指标体系,构建出基于熵权和灰色聚类的评估指标赋权模型;结合实例验证了方法的正确性和实用性。     

凹腔布置方案对气化煤油超声速燃烧特性的影响

针对两种凹腔布置方案,模拟马赫数6.0的来流条件,采用气化RP-3开展了一系列直连式燃烧试验。依据燃烧流场的可见光图像、燃烧室壁面静压分布和推力增益,对比分析了凹腔布置方案对气化煤油超声速燃烧特性的影响。结果表明,凹腔布置方案和当量比对燃烧室内的火焰分布、燃料的释热特性和发动机燃烧性能有显著影响。并联凹腔的火焰与释热主要集中在凹腔附近,燃料比冲对当量比不敏感;单凹腔的火焰与释热分布更加分散,燃料比冲随当量比的增加而提高。     

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。     

基于抗差Kalman滤波的航空发动机测试数据预处理技术

针对使用标准Kalman滤波算法不能准确处理包含粗差的航空发动机测试数据的问题,在分析标准Kalman滤波算法准则和观测误差对滤波估计结果影响的基础上,采用动态调整观测信息在滤波估计结果中权重的方法,给出了基于抗差M估计理论的抗差Kalman滤波准则和递推公式。对不同的发动机测试数据分别采取序列滤波的方法,减少了运算量。基于常加速度模型,建立了测量参数的状态空间方程和测量方程。以包含粗差的某型涡扇发动机稳定工作过程的模拟测量数据为例,采用所设计的抗差Kalman滤波器对其进行预处理,与标准Kalman滤波算法处理的结果对比表明,在模型误差一定的情况下,抗差Kalman滤波算法具有更好的估计精度。