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横向过载下锥孔三维药柱的内弹道特性

兵工学报 2023年第7期44卷 1896-1907页

作者：田忠亮李军伟贺业许团委丁淼王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081 中国航天科技集团有限公司第四研究院第四十一所燃烧、热结构与内流场重点实验室陕西西安710025

高空中作机动飞行的导弹易出现内弹道异常,严重时可能导致飞行任务失败。为了分析内弹道异常机理,对横向过载下发动机内弹道特性展开研究,进行过载下丁羟三组元推进剂燃速测量试验,建立过载下该推进剂燃速模型;基于此模型,模拟锥孔三维... 详细信息

高空中作机动飞行的导弹易出现内弹道异常,严重时可能导致飞行任务失败。为了分析内弹道异常机理,对横向过载下发动机内弹道特性展开研究,进行过载下丁羟三组元推进剂燃速测量试验,建立过载下该推进剂燃速模型;基于此模型,模拟锥孔三维药柱非均匀燃面退移,进行全程横向过载、短时恒定横向过载、短时振荡横向过载三种过载方式下发动机的内弹道特性研究。研究结果表明:横向过载会使燃烧室压强增加,绝热层暴露时间提前;振荡式过载产生的压强振荡频率与过载振荡频率一致;瞬间横向过载会使燃烧室压强发生跃迁,在100 g过载下,压强增加8%左右,过载消失,压强骤降;若受横向过载时间间隔一定,则导弹在压强稳定时做机动飞行更有利。

关键词：锥孔三维药柱燃速燃面退移横向过载内弹道

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横向过载对固体火箭发动机推进剂点火建压过程的影响

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兵工学报 2021年第9期42卷 1877-1887页

作者：官典李世鹏刘筑王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081 中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076

大过载下固体火箭燃烧与流动状态的剧烈变化会导致内弹道出现异常,严重时可能会引起发动机点火失败。为研究横向过载时点火内弹道特性,建立囊括流场惯性过载效应、过载燃烧效应和侵蚀燃烧效应的点火模型。对不同横向过载下燃烧室压力和... 详细信息

大过载下固体火箭燃烧与流动状态的剧烈变化会导致内弹道出现异常,严重时可能会引起发动机点火失败。为研究横向过载时点火内弹道特性,建立囊括流场惯性过载效应、过载燃烧效应和侵蚀燃烧效应的点火模型。对不同横向过载下燃烧室压力和侵蚀与过载效应燃速增速占比进行计算,并给出了推进剂火焰传播速度与升压速率的关系。结果表明:正向过载下压力峰值增加,负向过载下压力峰值降低;正向过载下,推进剂前段主要由过载效应影响,后段主要由侵蚀效应影响;正向过载加剧下游侵蚀效应,而负向过载对推进剂的燃烧起削弱作用,但程度较弱、持续时间较短;火焰传播速度峰值时刻、推进剂表面首次全部点燃时刻和升压速率峰值点时刻几乎一致,工程上可以用实验中获得的升压速率分析推进剂表面燃烧状况。

关键词：固体火箭发动机推进剂横向过载点火建压数值计算

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动态横向过载对固体火箭发动机内弹道的影响

航空动力学报 2023年第2期38卷 504-512页

作者：田忠亮李军伟贺业王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081

为研究动态横向过载下固体火箭发动机(SRM)的内弹道特性,进行了某三组元复合推进剂在−50g~50g过载加速度下的燃速测量,结合Greatrix多参数模型建立了该推进剂的过载燃速模型;基于此模型,对管型内孔燃烧装药进行了横向过载下的燃面退移模... 详细信息

为研究动态横向过载下固体火箭发动机(SRM)的内弹道特性,进行了某三组元复合推进剂在−50g~50g过载加速度下的燃速测量,结合Greatrix多参数模型建立了该推进剂的过载燃速模型;基于此模型,对管型内孔燃烧装药进行了横向过载下的燃面退移模拟,建立了动态横向过载下大长径比发动机的内弹道计算模型。结果表明:过载对该推进剂燃速影响存在一个角度阈值,负角度过载影响很小;瞬间一个横向过载会使燃烧室压强发生跃迁,在100g过载下,压强增加8%左右,过载消失,压强骤降;若受横向过载时间间隔一定,100g过载下导弹后作机动飞行(t=12~15 s)比先机动飞行(t=3~6 s)压强变化幅值小1%,对飞行更有利。

关键词：复合推进剂燃速动态横向过载内弹道跃迁

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横向过载下固体火箭发动机内弹道特性研究

固体火箭技术 2022年第4期45卷 512-521页

作者：田忠亮李军伟黄刚王向港王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081 四川航天系统工程研究所成都610199

导弹在高空中作机动飞行时易出现内弹道异常现象,严重时可能导致飞行任务失败。为了了解横向过载对固体火箭发动机内弹道性能的影响,对飞行过载下发动机内弹道性能进行更好地预示,建立了一种非均匀燃面退移离散坐标求解方法。从简单的... 详细信息

导弹在高空中作机动飞行时易出现内弹道异常现象,严重时可能导致飞行任务失败。为了了解横向过载对固体火箭发动机内弹道性能的影响,对飞行过载下发动机内弹道性能进行更好地预示,建立了一种非均匀燃面退移离散坐标求解方法。从简单的内孔燃烧管型装药到常用的复杂星孔药型,利用离散坐标求解方法模拟横向过载下推进剂的燃面退移,得出了不同过载下的燃面退移规律,计算了燃面面积的变化情况;同时,将不同微元处的面积和燃速相对应,预示了横向过载下发动机的内弹道特性。结果表明,横向过载导致推进剂燃烧发生偏心,燃烧室压强提高,绝热层提前暴露。100 g横向过载下,燃烧室压强增加4%,压强峰值出现时间0.4 s,绝热层暴露时间增加1.6 s;星孔药型燃面的下降段数等于星角数N/2+1。分析了横向过载对燃面退移及发动机内弹特性的影响,对发动机设计具有指导意义。

关键词：横向过载燃面退移离散内弹道

横向过载下考虑颗粒聚合行为的颗粒阻尼特性研究

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固体火箭技术 2023年第1期46卷 79-87页

作者：杨文婧吴学婷刘贝贝刘佩进西北工业大学航天学院燃烧、热结构与内流场重点实验室西安710072 中国空空导弹研究院洛阳471009

固体火箭发动机的横向过载内会改变凝相颗粒的运动轨迹,增大颗粒与颗粒,颗粒与壁面的碰撞概率,改变凝相粒子的粒径和浓度分布,使颗粒的阻尼特性发生变化,造成发动机的燃烧不稳定。基于CFD-DEM数值模拟方法,耦合颗粒碰撞聚合模型,实现了... 详细信息

固体火箭发动机的横向过载内会改变凝相颗粒的运动轨迹,增大颗粒与颗粒,颗粒与壁面的碰撞概率,改变凝相粒子的粒径和浓度分布,使颗粒的阻尼特性发生变化,造成发动机的燃烧不稳定。基于CFD-DEM数值模拟方法,耦合颗粒碰撞聚合模型,实现了过载下的颗粒碰撞、聚合及流动过程的数值仿真。数值结果揭示了在不同横向过载下粒径分布、颗粒空间分布,以及颗粒阻尼特性的变化特征。横向过载下,颗粒横向偏移显著增加,颗粒间的碰撞概率增大,并且碰撞概率随过载作用时间增加大幅度提高。颗粒间因碰撞聚合易生成的大粒径颗粒,大粒径颗粒的产生使得颗粒空间分布更具不均匀性,进而导致颗粒的阻尼值明显降低,最终影响发动机的燃烧稳定性。

关键词：横向过载碰撞聚合离散元法颗粒阻尼

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横向过载下固体火箭发动机内弹道仿真

弹箭与制导学报 2005年第SC期25卷 726-728,732页

作者：李桢王中伟张为华钟涛青龙国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

对两种不同药形的改性双基推进剂固体发动机在高横向过载条件下工作过程建立了燃速模型和内弹道预示模型,研究了横向过载对内弹道性能的影响规律。研究表明50g条件下的横向过载对推进剂燃速影响比较明显,对内弹道的影响程度与药形密切... 详细信息

对两种不同药形的改性双基推进剂固体发动机在高横向过载条件下工作过程建立了燃速模型和内弹道预示模型,研究了横向过载对内弹道性能的影响规律。研究表明50g条件下的横向过载对推进剂燃速影响比较明显,对内弹道的影响程度与药形密切相关。仿真计算结果与试验结果吻合较好,该项研究对发动机设计具有指导作用。

关键词：横向过载固体火箭发动机内弹道

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固体发动机飞行横向过载下绝热层烧蚀探究

固体火箭技术 2018年第4期41卷 435-440页

作者：刘中兵郜伟伟中国航天科技集团公司四院四十一所西安710025 中国航天科技集团公司四院西安710025

某系列发动机参加历次典型横向短时大过载和长时间中小过载工况飞行试验后,对其绝热层解剖数据进行了汇总分析,总结出了发动机在各种飞行过载工况下的绝热层烧蚀规律。结果表明,绝热层在横向过载的反方向一侧存在一条明显的烧蚀槽,该处... 详细信息

某系列发动机参加历次典型横向短时大过载和长时间中小过载工况飞行试验后,对其绝热层解剖数据进行了汇总分析,总结出了发动机在各种飞行过载工况下的绝热层烧蚀规律。结果表明,绝热层在横向过载的反方向一侧存在一条明显的烧蚀槽,该处的烧蚀率显著大于周向其他位置的烧蚀率;绝热层最大烧蚀率与横向过载之间存在较强的线性关系;筒段绝热层最大烧蚀点位置出现在施加横向过载时绝热层开始暴露的位置附近。

关键词：固体火箭发动机横向过载绝热层烧蚀凝相粒子

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横向过载下固体火箭发动机工作过程研究

横向过载下固体火箭发动机工作过程研究

作者：李桢国防科学技术大学

学位级别：硕士

本文以高速机动防空导弹固体发动机研制需求为背景,采用理论分析和数值仿真方法,从内弹道计算、内流场仿真、结构完整性分析等几个方面对横向过载作用下固体火箭发动机工作过程进行了研究。分析了横向过载对固体推进剂燃速的影响,建立... 详细信息

本文以高速机动防空导弹固体发动机研制需求为背景,采用理论分析和数值仿真方法,从内弹道计算、内流场仿真、结构完整性分析等几个方面对横向过载作用下固体火箭发动机工作过程进行了研究。分析了横向过载对固体推进剂燃速的影响,建立了横向加速度场中的简化燃速模型,推导了两种不同药型的燃面退移规律,在此基础上进行了零维、一维准定常内弹道计算与分析,建立了固体火箭发动机内流场三维两相流模型。建立了试验发动机的三维有限元模型,分析了内压和横向过载联合作用下发动机结构完整性,讨论了横向过载大小对发动机结构完整性的影响。研究成果已应用于高速机动防空导弹的设计和试验结果分析。

关键词：横向过载固体火箭发动机内弹道流场结构完整性

弹丸发射过程横向过载模拟及其对炸药动态响应的影响研究

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兵器装备工程学报 2022年第6期43卷 66-71页

作者：刘刚伟贾宇宋浦西安近代化学研究所西安710065

针对常规测试及仿真难以准确获得火炮发射全过程过载的问题,在考虑大口径火炮弹丸发射的膛内摆动的基础上,提出利用数值仿真模拟弹丸发射过程中的轴向和横向过载,对比分析横向过载对炸药动态响应的影响。模拟了155 mm大口径榴弹在发射... 详细信息

针对常规测试及仿真难以准确获得火炮发射全过程过载的问题,在考虑大口径火炮弹丸发射的膛内摆动的基础上,提出利用数值仿真模拟弹丸发射过程中的轴向和横向过载,对比分析横向过载对炸药动态响应的影响。模拟了155 mm大口径榴弹在发射过程中所受横向力及炸药的动态响应,结果表明:由于发射惯性力和旋转离心力的作用,炸药内产生应力,总体上应力的最大值出现在最大膛压时刻;炸药内应力的分布不均匀,应力从装药口部到底部逐渐增大;弹丸发射过程中,轴线附近炸药所受横向过载增大,外沿炸药所受横向过载减小,其变化约为-6200g~6600g;考虑横向力情况下底部炸药所受最大轴向应力增大了21.0%,弹丸膛内摆动使炸药底部最大横向应力增加约71%,在火炮弹丸工程设计中应考虑横向过载的影响。

关键词：发射安全性炸药装药横向过载动态响应

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