小型防空導(dǎo)彈通常采用一種形狀較為特別的大長(zhǎng)徑比單室雙推力藥柱型式，世界很多國(guó)家在此類(lèi)藥柱的動(dòng)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中多次發(fā)生因裝藥結(jié)構(gòu)失效而引起的殼體燒穿或燃燒室爆炸事故。我國(guó)某型號(hào)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在出廠一段時(shí)間后實(shí)驗(yàn)，發(fā)生點(diǎn)火初期爆炸事故。經(jīng)初步研究表明，藥柱的加工誤差、受高溫環(huán)境影響引起的蠕變變形等均會(huì)產(chǎn)生上、下凹槽尺寸的不對(duì)稱(chēng)，凹槽的不對(duì)稱(chēng)性致使藥柱上下壓力分布嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)。因此分析該類(lèi)藥柱的結(jié)構(gòu)完整性對(duì)于分析發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中出現(xiàn)的異常狀況非常必要。本文應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法研究了不對(duì)稱(chēng)凹槽尺度下的燃燒室壓力分布和藥柱的承載，進(jìn)而進(jìn)行了藥柱結(jié)構(gòu)完整性分析。首先用SolidWorks軟件進(jìn)行物理建模，通過(guò)ICEM軟件劃分網(wǎng)格，應(yīng)用FLUENT軟件對(duì)開(kāi)槽單室雙推力固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)三維內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到不同開(kāi)槽狀態(tài)下的燃燒初始時(shí)刻和藥柱燃燒掉1mm肉厚時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的流場(chǎng)分布。將計(jì)算所得的壓力場(chǎng)數(shù)據(jù)在Workbench平臺(tái)下傳遞給ANSYS軟件，加載在藥柱受力面上，然后通過(guò)ANSYS軟件對(duì)不同狀態(tài)的藥柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，得到藥柱的整體形變和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，進(jìn)而分析裝藥的危險(xiǎn)部位和點(diǎn)火初期發(fā)生爆炸的原因。計(jì)算... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：105 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

大長(zhǎng)徑比單室雙推力固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

康拇蟪ぞ侗鵲ナ宜?屏?燙寤鵂?⒍??┲?Ｐ腿繽?1.2 所示。圖 1.2 固體火箭發(fā)動(dòng)裝藥結(jié)構(gòu)圖1.2 藥柱結(jié)構(gòu)完整性研究一般情況下，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境都十分惡劣，這樣會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的推進(jìn)劑藥柱受載情況惡劣。藥柱在點(diǎn)火初始時(shí)刻，燃燒室內(nèi)的壓強(qiáng)變化對(duì)藥柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變有很大的影響，當(dāng)藥柱受到很大的內(nèi)壓載荷時(shí)，如果它不能承受高過(guò)載，將會(huì)受到破壞，造成發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作甚至發(fā)生爆炸。因此，這類(lèi)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在使用前必須進(jìn)行藥柱的破壞分析，進(jìn)而判斷藥柱的結(jié)構(gòu)完整性。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱結(jié)構(gòu)完整性分析是要判斷發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱在各種可能的載荷作用和環(huán)境條件下，其應(yīng)力、應(yīng)變、形變是否滿足強(qiáng)度準(zhǔn)則。由于本文所研究的發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱形式特別，并且此類(lèi)藥柱在點(diǎn)火初始時(shí)刻，燃燒室內(nèi)的壓強(qiáng)變化對(duì)藥柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變有很大的影響，因此我們重點(diǎn)研究點(diǎn)火啟動(dòng)初期的內(nèi)壓載荷及槽深不對(duì)稱(chēng)引起的表面壓力差對(duì)藥柱結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生的影響。在進(jìn)行了藥柱的結(jié)構(gòu)完整性分析后，要能保證藥柱在各種載荷的作用下，達(dá)到以下要求[1]：1、藥柱的內(nèi)表面不出現(xiàn)裂紋或者變形，以避免引起燃燒面積的增大，破壞預(yù)訂的推力-時(shí)間曲線和壓力-時(shí)間曲線。2、發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和藥柱的粘結(jié)面不會(huì)發(fā)生脫粘現(xiàn)象，以避免引起藥柱燃燒面積增大，破壞原本的燃燒規(guī)律而使燃燒室內(nèi)發(fā)生不穩(wěn)定燃燒，或者引起殼體燒穿。3、藥柱沒(méi)有過(guò)大的徑向位移或者彎曲，以避免引起通氣面積過(guò)小而出現(xiàn)嚴(yán)重的初始?jí)毫Ψ寤蛘哂捎趶澢斐砂l(fā)動(dòng)機(jī)噴管被推進(jìn)劑藥柱堵塞。4、藥柱不發(fā)生自燃。由于藥柱除了充當(dāng)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料外還在發(fā)動(dòng)機(jī)中充當(dāng)重要的結(jié)構(gòu)部件，因此，為了完成藥柱的結(jié)構(gòu)完整性分析，必須進(jìn)行藥柱結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析。所謂藥柱結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析，就是通過(guò)研究藥柱在各種載荷作用下的應(yīng)力響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)藥柱各個(gè)部位的應(yīng)力集中

3 章 藥柱結(jié)構(gòu)完整性分析的理論基礎(chǔ)劑藥柱的力學(xué)性能動(dòng)機(jī)藥柱從生產(chǎn)出廠到點(diǎn)火發(fā)射期間都會(huì)受到各種載荷的。當(dāng)藥柱受到很大的內(nèi)壓載荷時(shí)，如果它不能承受高過(guò)載，成發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作，甚至出現(xiàn)爆炸或者殼體燒穿等災(zāi)難藥柱從生產(chǎn)到點(diǎn)火發(fā)射期間不產(chǎn)生任何不允許的變形、裂縫發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)出現(xiàn)異常情況，我們要求所選用的固體推進(jìn)的力學(xué)性能包括抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、延伸率和松弛模量等彈性材料組成，因此他們的力學(xué)性能都表現(xiàn)出與時(shí)間、溫度對(duì)某由粘彈性材料制成的推進(jìn)劑試樣施加一個(gè)恒定載荷，樣形變與溫度的關(guān)系，即熱—機(jī)械曲線圖。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于子循環(huán)-預(yù)測(cè)校正的三維SRM點(diǎn)火瞬態(tài)流固耦合數(shù)值模擬[J]. 高雙武,強(qiáng)洪夫,周偉,馬昌兵.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2011(S1)
[2]帶徑向翼槽SRM點(diǎn)火瞬間流固耦合數(shù)值分析[J]. 曹琪,李進(jìn)賢,唐金蘭.  計(jì)算機(jī)仿真. 2009(12)
[3]固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)快速升壓過(guò)程的流固耦合分析[J]. 于勝春,趙汝巖,許濤,謝麗寬,王廣.  固體火箭技術(shù). 2008(03)
[4]藥柱裂紋對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程的影響[J]. 劉著卿,顏世東,丁彪.  海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào). 2007(04)
[5]過(guò)載對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)影響的研究[J]. 劉世東.  航空兵器. 2006(06)
[6]固體發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱表面裂紋分析[J]. 袁端才,唐國(guó)金,雷勇軍,蒙上陽(yáng).  試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī). 2006(01)
[7]大長(zhǎng)徑比固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火瞬態(tài)過(guò)程數(shù)值分析[J]. 鐘濤,張為華,王中偉.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2004(06)
[8]固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱大變形數(shù)值分析[J]. 張建偉,孫冰.  固體火箭技術(shù). 2004(04)
[9]固化降溫過(guò)程中推進(jìn)劑藥柱的瞬態(tài)響應(yīng)分析[J]. 徐新琦,于勝春.  固體火箭技術(shù). 2004(03)
[10]軸向過(guò)載下固體推進(jìn)劑藥柱變形研究[J]. 劉中兵,利鳳祥,李越森,胡春波.  推進(jìn)技術(shù). 2004(02)

博士論文
[1]固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱結(jié)構(gòu)完整性及可靠性分析[D]. 朱衛(wèi)兵.哈爾濱工程大學(xué) 2005
[2]固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火過(guò)程與裝藥裂紋相互作用機(jī)理研究[D]. 葛愛(ài)學(xué).國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004

碩士論文
[1]開(kāi)槽單室雙推力固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)三維內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算[D]. 孫娜.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[2]固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱結(jié)構(gòu)完整性分析[D]. 蘭薇薇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[3]固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合推進(jìn)劑裝藥結(jié)構(gòu)完整性分析[D]. 顏彬.南京理工大學(xué) 2007
[4]溫度和內(nèi)壓作用下裝藥結(jié)構(gòu)完整性分析[D]. 韋世鋒.西北工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3473435