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整流罩分离弹簧效能系数优化研究

导弹与航天运载技术(中英文) 2023年第3期 52-54,68页

作者：李长龙张然吕鹏伟吴瀚枭杨海鹏北京宇航系统工程研究所北京100076

整流罩分离过程中,需要考虑铰链摩擦、对接面摩擦、瓣罩弹性吸能、弹簧安装结构的弹性位移等能量耗散对分离运动的负面影响。影响程度通过分离计算中的分离弹簧系数(即分离弹簧效能系数)反映,因此,整流罩分离计算结果的精度取决于效能... 详细信息

整流罩分离过程中,需要考虑铰链摩擦、对接面摩擦、瓣罩弹性吸能、弹簧安装结构的弹性位移等能量耗散对分离运动的负面影响。影响程度通过分离计算中的分离弹簧系数(即分离弹簧效能系数)反映,因此,整流罩分离计算结果的精度取决于效能系数的选取。首先通过整流罩分离过程中的分离参数进行监测,并解算实测数据,获得飞行状态的整流罩过顶角速度,然后反算整流罩效能系数,衡量飞行过程中的各项能量耗散的实际影响程度。最后基于实际飞行状态的效能系数,对仿真中的数据进行优化,进而精确预示整流罩飞行过程中的分离特性。

关键词：整流罩分离能量耗散效能系数参数优化

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弹簧组件对大型弹性整流罩分离动力学的影响

固体火箭技术 2015年第3期38卷 326-331页

作者：李刚李彬郝鹏王博唐霄汉何巍栾宇柳海龙大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室工程力学系大连116023 北京宇航系统工程研究所北京100076

大型整流罩仿真分析与试验预示是国内新一代运载火箭研制过程中的关键技术。采用高精度非线性显式动力学分析方法,对某大型弹性整流罩有无导向孔的2种设计方案分别进行显式动力学分析,比较了2种方案的分离特性及罩内可用包络空间,分析... 详细信息

大型整流罩仿真分析与试验预示是国内新一代运载火箭研制过程中的关键技术。采用高精度非线性显式动力学分析方法,对某大型弹性整流罩有无导向孔的2种设计方案分别进行显式动力学分析,比较了2种方案的分离特性及罩内可用包络空间,分析了弹簧顶杆与导向孔等的接触作用对整流罩分离的影响,并结合原型整流罩地面分离试验对仿真结果进行了对比验证。计算结果表明,含导向孔的整流罩分离速度更快,呼吸变形更小,弹簧顶杆与整流罩的接触作用能有效地限制整流罩的呼吸变形。试验结果验证了数值分析结果,这对新一代运载火箭的研制具有一定参考价值。

关键词：整流罩分离显式动力学呼吸变形弹簧组件地面试验

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大型整流罩地面分离仿真预示与试验研究

宇航学报 2015年第7期36卷 833-839页

作者：李刚唐霄汉艾森郝鹏娄路亮何巍栾宇柳海龙大连理工大学工业工程力学系装备结构分析国家重点实验室大连116024 北京宇航系统工程研究所北京100076

首先利用弹簧效能系数折减法对某大型整流罩的弹性有限元模型进行合理简化,然后基于耦合欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)算法对其地面分离试验进行仿真预示,获得了整流罩分离过程中的流场分布规律和分离特性,并分别与... 详细信息

首先利用弹簧效能系数折减法对某大型整流罩的弹性有限元模型进行合理简化,然后基于耦合欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)算法对其地面分离试验进行仿真预示,获得了整流罩分离过程中的流场分布规律和分离特性,并分别与传统方法及地面试验进行对比,发现基于CEL算法的仿真结果比传统方法更接近试验结果,可作为工程应用的参考方法。

关键词：整流罩分离流固耦合 CEL算法地面分离试验

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整流罩分离计算方法研究

载人航天 2016年第5期22卷 602-607页

作者：顾名坤张鹭吴洁贺元军刘立东北京宇航系统工程研究所北京100076 中国载人航天工程办公室北京100720

针对传统的效能系数计算方法存在的无法准确预示飞行状态整流罩分离运动的不足,以典型的旋抛整流罩为研究对象,提出了一种将全部因素作为计算变量的多因素计算方法,建立了整流罩分离动力学方程,论述了每个变量的获取方法,在地面大气环... 详细信息

针对传统的效能系数计算方法存在的无法准确预示飞行状态整流罩分离运动的不足,以典型的旋抛整流罩为研究对象,提出了一种将全部因素作为计算变量的多因素计算方法,建立了整流罩分离动力学方程,论述了每个变量的获取方法,在地面大气环境中采用某型号真实整流罩,开展了分离试验,获取了罩内负压特性和分离运动参数,计算结果与试验结果一致性较好。相对于传统的效能系数计算方法,多因素计算方法更加准确,对指导整流罩分离系统方案设计更加有效,具有显著的工程应用价值。

关键词：整流罩分离多因素负压特性摩擦力

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大型弹性整流罩分离特点分析

中国科学（E辑） 2009年第3期39卷 482-489页

作者：马忠辉北京宇航系统工程研究所北京100076

整流罩分离是火箭飞行过程中重要的动作,能否实现安全分离是决定发射成败的关键因素之一.本文采用柔性多体动力学分析方法,对大型弹性整流罩分离过程进行了仿真分析.通过分析分离过程中"呼吸运动"对罩内有效载荷可用包络空间、过顶角速... 详细信息

整流罩分离是火箭飞行过程中重要的动作,能否实现安全分离是决定发射成败的关键因素之一.本文采用柔性多体动力学分析方法,对大型弹性整流罩分离过程进行了仿真分析.通过分析分离过程中"呼吸运动"对罩内有效载荷可用包络空间、过顶角速度、质心位置的影响,研究弹性变形对分离过程及分离系统设计的影响.

关键词：运载火箭整流罩分离柔性多体动力学

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基于变量降维的整流罩分离可靠度评估

基于变量降维的整流罩分离可靠度评估

作者：李政大连理工大学

学位级别：硕士

整流罩是运载火箭结构中的重要组成部分,具有保护火箭内有效载荷,避免受到外界环境损害的作用。当火箭飞行到一定高度时,整流罩需要与箭体分离以保障后续任务的有序进行,其分离可靠性是发射任务中至关重要的一环。由于结构在设计、制造... 详细信息

整流罩是运载火箭结构中的重要组成部分,具有保护火箭内有效载荷,避免受到外界环境损害的作用。当火箭飞行到一定高度时,整流罩需要与箭体分离以保障后续任务的有序进行,其分离可靠性是发射任务中至关重要的一环。由于结构在设计、制造、运行环境中具有大量不确定性,整流罩的分离受到多种来源下不确定性的影响。本文对整流罩分离在多源不确定性下的表现进行了研究,针对分离过程中仿真分析耗时、变量高维和响应强非线性等难点提出了一套整流罩分离的可靠度高效评估框架,具有重要的理论和工程应用价值。本文主要研究内容如下:1)针对实际工程的可靠度分析中面对的计算效率与计算精度之间的矛盾,提出了基于最可能失效点的简化双变量降维法来进行可靠度分析。可靠度分析主要包括模拟法和近似可靠度方法,模拟方法精度较高但计算成本巨大,而近似可靠度方法将结构失效曲面近似展开,提升了计算效率但精度较差。本文提出的基于最可能失效点的简化双变量降维法将结构失效曲面进行双变量降维展开,保留了大量的高阶信息,从而大大提高近似可靠度方法的精度,提升了近似可靠度方法在高维强非线性功能函数下的表现。2)针对整流罩分离可靠度分析中面临的失效模式多、变量维度高、非线性程度强等难点,提出了一套考虑多源不确定性的整流罩结构可靠度评估流程。首先通过失效模式分析筛选有效失效模式降低模型复杂度,进而基于高效准确的全局灵敏度分析筛选出对整流罩分离特征量影响较大的不确定性变量,从而降低不确定性模型的复杂度,进一步构建动态加点代理模型,结合本文提出的基于最可能失效点的简化双变量降维法高效准确地进行整流罩分离可靠度评估。3)建立整流罩的精细有限元模型,利用本文提出的可靠度分析流程进行计算。首先确定了制造、装配、动力、环境四种来源中的17个不确定性变量以及柔性变形过大、分离角速度过大、分离角速度过小三种失效模式,通过失效模式分析将失效模式范围缩小为分离角速度过小,通过全局灵敏度分析将17维不确定性模型降至6维,利用降维后的模型构建动态加点的代理模型结合基于最可能失效点的简化双变量降维法计算出整流罩分离的失效概率。4)对不确定性变量的建模进行了讨论,运用贝叶斯假设检验方法探究了小样本数据下分布类型的不确定性;设置4组不同分布类型的变量进行可靠度分析,结论表明变量分布类型对全局灵敏度分析的结果影响较小,但对失效概率的计算存在显著影响。

关键词：结构可靠度评估整流罩分离双变量降维最有可能失效点代理模型

气动载荷对整流罩分离特性影响的仿真计算研究

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航天器环境工程 2017年第3期34卷 235-240页

作者：张刚刘陆广赵卓茂蔡邵佳张建华北京强度环境研究所北京100076

文章利用有限元软件Abaqus中的流-固耦合分析模块CEL仿真计算了整流罩平抛分离过程,对比研究了气动载荷对整流罩分离过程的影响,并与试验进行了对比。结果表明,计算与试验结果吻合较好,分离初始时刻罩内负压所产生的气动载荷严重阻碍整... 详细信息

文章利用有限元软件Abaqus中的流-固耦合分析模块CEL仿真计算了整流罩平抛分离过程,对比研究了气动载荷对整流罩分离过程的影响,并与试验进行了对比。结果表明,计算与试验结果吻合较好,分离初始时刻罩内负压所产生的气动载荷严重阻碍整流罩的正常分离,造成整流罩与内部有效载荷的碰撞干涉。仿真计算可为今后整流罩地面分离试验验证提供新的途径。

关键词：整流罩分离分离试验 CEL算法气动载荷负压