本文關(guān)鍵詞：固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與藥柱減面燃燒分析

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【摘要】：在火箭彈和導(dǎo)彈中,廣泛地采用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置。對固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的分析與優(yōu)化,以及固體推進(jìn)劑減面燃燒規(guī)律的研究,可以有效地提高火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,增加火箭彈和導(dǎo)彈的射程,或增加戰(zhàn)斗部裝藥量,提高導(dǎo)彈的威力。本文基于有限元法和試驗(yàn)方法,對螺紋連接的導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體進(jìn)行了強(qiáng)度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì),對復(fù)合結(jié)構(gòu)噴管進(jìn)行了熱應(yīng)力分析。利用解析法推導(dǎo)了減面燃燒藥柱的燃面公式,研究了藥柱的燃燒規(guī)律,得到了星孔型藥柱、車輪型藥柱、套管型藥柱和管型藥柱減面燃燒時(shí)的選用準(zhǔn)則。主要工作內(nèi)容如下:第一,分析了螺紋連接導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,解決了螺紋連接處的接觸定義,利用目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化方法對燃燒室殼體的等壁厚段進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究結(jié)果表明:螺紋連接的燃燒室殼體符合強(qiáng)度要求,最大應(yīng)力點(diǎn)在前殼體過渡圓弧較小處。水壓試驗(yàn)和熱試車試驗(yàn)后的燃燒室殼體結(jié)構(gòu)完整,證明了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合要求。優(yōu)化后燃燒室殼體的總質(zhì)量減輕了4.5%。第二,分析了復(fù)合結(jié)構(gòu)噴管內(nèi)燃?xì)饬鲌龅臏囟确植?將得到的溫度分布加載到噴管內(nèi)型面上,得到了噴管的溫度分布,采用熱-結(jié)構(gòu)耦合求解出噴管承受的熱應(yīng)力。研究結(jié)果表明:噴管殼體的溫度明顯低于耐燒蝕層的溫度,沒有添加隔熱層的部分,溫度高于添加隔熱層的部分。在不同材料的接觸處溫度梯度變化最大。復(fù)合結(jié)構(gòu)噴管的最大熱應(yīng)力點(diǎn)出現(xiàn)在耐燒蝕層和殼體的接觸處。有限元分析的溫度分布與熱試車后噴管的表面燒蝕情況相符。熱試車后復(fù)合結(jié)構(gòu)噴管完整,結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求。第三,分別研究了星型藥柱、車輪型藥柱、套管型藥柱和管型藥柱的減面性。得到了減面燃燒藥柱的選用原則。研究結(jié)果表明:星孔型藥柱和車輪型藥柱的減面性大,且減面性可調(diào)范圍大,套管型藥柱和短管型藥柱的減面性小。減面性較小時(shí),優(yōu)先選用短管型藥柱。星孔型藥柱的星角數(shù)和車輪型藥柱的輪臂數(shù)相同時(shí),相同的減面性,星孔型藥柱的裝填系數(shù)和肉厚系數(shù)都大于車輪型藥柱。減面性較大時(shí),優(yōu)先選用星孔型藥柱。
【關(guān)鍵詞】：固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 燃燒室殼體 復(fù)合結(jié)構(gòu)噴管 固體推進(jìn)劑 減面燃燒
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V435
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 課題研究的背景12-13
• 1.2 課題研究的目的、意義13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析14-18
• 1.3.1 內(nèi)彈道的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 噴管的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15
• 1.3.3 燃燒室殼體的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文主要內(nèi)容18-19
• 第2章 有限元分析理論19-27
• 2.1 固體推進(jìn)劑的燃燒19-20
• 2.1.1 幾何燃燒定律19
• 2.1.2 減面燃燒規(guī)律19-20
• 2.2 MATLAB數(shù)學(xué)軟件20
• 2.3 Pro-E三維建模軟件20-21
• 2.3.1 Pro-E的應(yīng)用領(lǐng)域21
• 2.3.2 Pro-E的主要模塊21
• 2.4 有限元分析方法21-24
• 2.4.1 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析21-22
• 2.4.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析22-23
• 2.4.3 熱力學(xué)分析23-24
• 2.5 湍流數(shù)學(xué)模型24-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第3章 導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體強(qiáng)度分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)27-39
• 3.1 研究方法的確立27
• 3.2 導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)體結(jié)構(gòu)27-28
• 3.3 燃燒室殼體有限元模型28-30
• 3.3.1 模型離散化28-29
• 3.3.2 燃燒室殼體螺紋連接處定義29
• 3.3.3 邊界條件29-30
• 3.3.4 材料參數(shù)30
• 3.4 燃燒室殼體的強(qiáng)度分析30-33
• 3.4.1 燃燒室殼體的最大應(yīng)力分析30-31
• 3.4.2 燃燒室殼體螺紋連接處的應(yīng)力分布31-33
• 3.5 燃燒室殼體試驗(yàn)33-35
• 3.5.1 水壓試驗(yàn)33-34
• 3.5.2 熱試車試驗(yàn)34-35
• 3.6 優(yōu)化設(shè)計(jì)35-37
• 3.6.1 設(shè)計(jì)變量的確定35-36
• 3.6.2 約束條件、優(yōu)化目標(biāo)和優(yōu)化方法的確定36
• 3.6.3 優(yōu)化結(jié)果36
• 3.6.4 設(shè)計(jì)變量的敏感度分析36-37
• 3.7 本章小結(jié)37-39
• 第4章 復(fù)合結(jié)構(gòu)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管熱分析39-52
• 4.1 研究方法39
• 4.2 復(fù)合結(jié)構(gòu)噴管有限元模型39-41
• 4.3 噴管內(nèi)燃?xì)饬鲃?dòng)分析41-44
• 4.3.1 模型假設(shè)41
• 4.3.2 模型建立41-42
• 4.3.3 數(shù)學(xué)模型的選擇42
• 4.3.4 邊界條件的設(shè)置42
• 4.3.5 計(jì)算結(jié)果分析42-44
• 4.4 復(fù)合結(jié)構(gòu)噴管熱分析44-48
• 4.4.1 模型的建立44-45
• 4.4.2 材料參數(shù)45
• 4.4.3 邊界條件的設(shè)置45-46
• 4.4.4 復(fù)合噴管的溫度場分布46-48
• 4.5 熱應(yīng)力分析48-49
• 4.6 熱試車試驗(yàn)49-50
• 4.7 本章小結(jié)50-52
• 第5章 減面燃燒規(guī)律的藥柱選用準(zhǔn)則研究52-67
• 5.1 藥柱燃面變化規(guī)律52-64
• 5.1.1 星孔型藥柱52-56
• 5.1.2 車輪形藥柱56-61
• 5.1.3 套管型藥柱61-63
• 5.1.4 短管型藥柱63-64
• 5.2 算例驗(yàn)證64-65
• 5.3 減面性分析與比較65
• 5.4 本章小結(jié)65-67
• 結(jié)論與展望67-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果74-75
• 致謝75-76

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9 劉e，

本文編號(hào)：677130