固体火箭技术 /oa 一种应用于二维DG方法的次优策略 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190401 构建了最高达10次的二维Serendipity间断有限单元,作为二维节点型DG方法的次优应用策略。通过强制边界节点为勒让德高斯勒巴图积分点,保证了良好的边界插值特性。该种新构建方法使得单元内点通过最大化范德蒙行列式的绝对值确定,并得到了带约束非线性优化问题的全局收敛解。最终得到的节点分布具有特定的对称构型,单元的勒贝格常数较低,介于所见文献的其他类节点单元之间,表明可以作为插值单元进行计算。与紧致型节点单元相比,构建得到的单元节点数量仅比完备插值空间所要求的紧致节点数量多2个节点,成为一种次优应用策略。此外,相比于传统的张量积型节点单元,极大的节省了计算资源,更适宜在间断有限元类方法中应用。 2019年08月25 00:00 2019年04期 427 432 1420772 黄日鑫1,谭永华2,吴宝元1,李光熙1 超音速分离线喷管内流场数值模拟 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190402 采用数值方法求解超音速分离线(SSSL)喷管内流场,研究了不同摆角对喷管流场分布的影响,对比分析超音速分离线与亚音速分离线喷管的轴向推力、径向推力及偏转放大因子随喷管摆角的变化规律,为超音速分离线喷管的设计研究提供理论参考。计算结果表明,摆动对超音速分离线喷管内流场影响显著,随着摆角的增大,内流场的非对称性和激波强度均增加;在相同摆管的轴向力分力略有减小,而径向分力则呈现增大的趋势;超音速分离线喷管与亚音速分离线喷管的径向分力比值,即偏转放大因子则随喷管摆角呈先增大、后减小的变化规律,本算例中的最佳放大因子1.36,对应的喷管摆角为2.5°;另外,随着摆角增大,超音速分离线喷管内流场Al2O3粒子分布的非对称特性也逐渐加强,活动体小端局部范围粒子浓度显著增大。 2019年08月25 00:00 2019年04期 433 439 4720769 李鑫,李耿,王周成,张飞,赵康,刘元敏 考虑颗粒形状的复合固体推进剂细观损伤分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190403 HTPB复合固体推进剂作为一种多颗粒填充的含能材料,其损伤过程复杂。为更直观地分析其受损过程,从细观角度出发,通过分子动力学方法建立圆形颗粒填充模型与多边形颗粒填充模型。在颗粒/基体界面嵌入了零厚度的内聚力单元,分别采用双线性内聚力模型与指数型内聚力模型的分离位移关系对其进行数值仿真,并通过了Hooke-Jeeves反演方法得到了内聚力模型参数。通过对5组加载速率下不同模型的试验结果与仿真结果对比,发现多边形颗粒模型更符合推进剂的细观结构;指数型内聚力模型更适合粘弹性材料的损伤;载荷速率的提高,使得材料的模量下降率升高。 2019年08月25 00:00 2019年04期 440 446 2593119 侯宇菲,许进升,陈雄,周长省,朱亮 考虑粘弹性泊松比的固体推进剂蠕变型本构模型 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190404 在粘弹性材料中,泊松比是时间和温度相关的函数。提出了一种新的考虑时间和温度相关泊松比的推进剂蠕变型本构模型。为了建立合适的本构模型,采用拉普拉斯变换方法对经典蠕变型本构模型进行了改进,将时间无关的弹性泊松比变换成时间相关的粘弹性泊松比。基于时温等效原理,将泊松比的时间和温度相关特性利用WLF方程进行建立联系。基于蠕变型本构模型的增量形式将该模型开发到有限元程序MSC.MARC中。针对星孔发动机点火增压工况进行了结构完整性分析。仿真结果表明,粘弹性泊松比对结构的应力应变影响介于初始和平衡泊松比对结构分析的影响之间。并且该蠕变型本构模型与松弛型本构模型的分析结果一致。 2019年08月25 00:00 2019年04期 447 450 1139858 崔辉如1,张斌2,申志彬1,李海阳1 固体推进剂装药枪击试验数值模拟与试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190405 固体推进剂的枪击试验是评价固体推进剂及装药在受到枪击的情况下,是否发生燃烧、爆炸及爆轰等剧烈反应的重要试验方法。采用LS-Dyna有限元仿真软件研究了枪击试验推进剂的反应过程,并采用12.7 mm枪击试验验证了LSDyna的计算结果。结果表明,以点火增长模型、Johnson-Cook本构模型和Gruneisen状态方程分别赋予推进剂、子弹及推进剂壳体,计算结果表明,推进剂发生明显的燃烧反应,且推进剂燃烧在壳体内部产生的压力显著增大。采用12.7 mm枪击试验验证的试验结果表明,推进剂装药在12.7 mm子弹以约850 m/s速度撞击下,推进剂发生燃烧,此结果与模拟结果相一致。 2019年08月25 00:00 2019年04期 451 455 2118500 李军强1, 申依欣2, 刘春1, 张佳钰3, 张崇民1,付小龙4,樊学忠1, 张国防4 基于高频电磁阀的粉末推进剂质量流率控制规律研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190406 基于气压驱动活塞、气流夹带流化的粉末推进剂供给方案,结合高频电磁阀的脉冲工作原理,提出了一种可实现粉末推进剂质量流率调节的控制方法。通过实验研究了不同电磁阀工作频率、占空比等参数对粉末推进剂流量调节特性的影响规律。结果表明,可通过电磁阀工作频率的变化进行粉末推进剂质量流率的调节,在背压0.6 MPa、工作频率5 Hz的情况下,活塞的最大位移速度为7.79 mm/s,为开关频率15 Hz时的1.98倍。背压0.42、0.83 MPa情况下,电磁阀正常工作的临界占空比分别为0.3、0.4。通过改变电磁阀的占空比,可实现粉末推进剂质量流率调节,占空比越大,调节能力越来越小,背压0.42、0.83 MPa情况下,活塞位移速率调节比分别为2.79和2.68,活塞位移速度最大值都处于占空比为0.8的情况下,分别为27.3、6.7 mm/s。 2019年08月25 00:00 2019年04期 456 461 1833889 胡颖1,2,邓哲3,任全彬4,李悦1 AlH3对固体推进剂安全性能及成药性能的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190407 为了研究AlH3对固体推进剂安全性能及成药性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)观察了不同批次AlH3的表面形貌,使用激光粒度分析仪测试了不同批次AlH3的颗粒粒度,利用落锤撞击感度仪测试了含不同批次AlH3固体推进剂的撞击感度。结果表明,不同批次AlH3的表面形貌差异很大,即不同批次AlH3的品质不同;AlH3的品质影响AlH3固体推进剂的安全性能,而AlH3的粒度则在一定程度上影响着AlH3固体推进剂的成药性能。 2019年08月25 00:00 2019年04期 462 465 2180579 周晓杨,王艳萍,徐星星,胡翔,唐根,郭翔,庞爱民 固体推进剂爆轰感度影响因素研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190408 卡片试验是考察固体推进剂爆轰感度的重要试验项目。首先对卡片试验的输入冲击波压力进行了标定,然后开展了不同种类固体推进剂的爆轰感度试验,考察了固体推进剂种类、固体含量、Al含量和RDX含量对其爆轰感度的影响。结果表明,卡片试验的输入冲击波压力为7 GPa;固体推进剂的种类及配方组成是影响爆轰感度的主要因素;丁羟三组元推进剂、富燃料推进剂和燃气发生剂不具有爆轰感度;在HTPB四组元固体推进剂中,固体含量和Al含量对爆轰感度影响不大,RDX是影响爆轰感度的主要因素,RDX含量越高,爆轰感度越低,临界RDX含量为11.5%。 2019年08月25 00:00 2019年04期 466 470 2587275 苏晶1,2,李军1,2,陈怡3,张杰凡1,2,肖旭1,2 基于红外光谱的HTPB推进剂老化机理 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190409 为从红外光谱角度研究HTPB推进剂贮存过程中老化机理,开展了70℃下推进剂试样的加速老化试验,并测得加速老化过程中15个时间节点的试样红外吸收光谱及最大延伸率数据,通过对二者变化规律的相关性分析,找到了与最大延伸率变化相关度较高的红外特征波数及其对应的特征官能团—OH、C=O、NH+4,且这些官能团特征吸收峰强度与最大延伸率均呈总体下降趋势。研究结果表明在加速老化过程中,推进剂试样中存在的主要老化机理是消耗—OH与C=O的后固化反应以及会导致NH+4含量降低的氧化交联反应。同时,红外光谱分析的实验结果,与以往传统研究方法所揭示的HTPB推进剂主要老化机理一致,印证了红外光谱法的正确性,也说明它具备进一步发展为定量反映推进剂老化性能工具的潜力。 2019年08月25 00:00 2019年04期 471 475 1164295 王昕远1,张亚俊2,隋欣1,陶涛1 GAP/CL-20固体推进剂的力学性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190410 采用单向拉伸试验、扫描电镜、动态热机械分析等方法研究了增塑比、固含量及固体组分相对含量等配方因素对GAP/CL-20推进剂力学性能的影响,并对各因素的影响进行了简要分析。研究结果表明,增塑比提高,伸长率提高、抗拉强度降低,损耗因子增大、玻璃化温度降低,推进剂结构更加致密紧实;固含量提高,推进剂伸长率降低、抗拉强度提高,损耗因子和玻璃化温度均提高;固体组分中有利于提高伸长率和抗拉强度的顺序为Al粉、CL-20、AP。分析认为,颗粒粒度是固体组分相对含量影响推进剂力学性能的主要原因。 2019年08月25 00:00 2019年04期 476 482 2619787 张鑫,唐根,庞爱民 Bu-NENA/PBT推进剂安全性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190412         开展了增塑剂品种、固体填料含量对Bu-NENA/PBT推进剂安全性能影响研究,炸药HMX和增塑剂Bu-NENA含量对Bu-NENA/PBT推进剂危险等级影响研究及钝感Bu-NENA/PBT推进剂综合性能评价。研究结果表明,Bu-NENA可显著降低PBT推进剂的机械感度,HMX含量控制在13%以下,Bu-NENA含量控制在12%以下,Bu-NENA/PBT推进剂危险等级评定为1.3级,Bu-NENA/PBT推进剂理论比冲大于267 s,玻璃化温度Tg为-65 ℃,-60~70 ℃宽温力学性能优良。 2019年08月25 00:00 2019年04期 483 487 825416 吴芳1,熊中年1,燕为光1,韩丽萍1,周水平1,2 PBT基叠氮型聚氨酯弹性体的形态结构与微相分离 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190413 以3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚(PBT)为软段,以甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,4-丁二醇(BDO)和丙三醇为硬段制备了一系列PBT叠氮型聚氨酯弹性体。采用红外光谱法(FTIR)表征了弹性体的结构和氢键化程度,结果表明PBT叠氮聚氨酯弹性体中大部分的氨基形成了氢键,且随着硬段含量的增加,形成氢键的羰基分数增加。当硬段含量为35%时,PBT/TDI/BDO和PBT/TDI/BDO/Glycerol体系的氢键化程度分别增加到80%和82%。采用流变法测定了不同硬段含量叠氮型聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度,建立了PBT/TDI/BDO叠氮型聚氨酯弹性体微相分离程度的定量方程,并以此来评估该弹性体的微相分离程度。 2019年08月25 00:00 2019年04期 488 492 1257829 蔡如琳1,吴倩1,王敏1,吴磊1,刘发龙1,周明川1,胡伟1,2 ADN与AP/RDX/Al相互作用及机理 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190414 采用高能氧化剂ADN部分代替AP,分别设计了AP/RDX、AP/RDX/Al、ADN/AP/RDX、ADN/AP/RDX/Al四种组分体系,利用差示扫描量热技术,研究ADN与高能组分的相互作用,尤其是对组分体系放热量的影响。结果表明,ADN[JP+1]的加入使ADN/AP/RDX组分体系的放热量增加了1.6倍,使ADN/AP/RDX/Al组分体系的放热量增加了1.68倍。同时,采用热-红-质联用技术,通过对分解产物的结构鉴定及整个过程中红外光谱强度和质谱质子流强度变化规律的研究,发现ADN的加入导致组分体系热分解反应生成更多的标准摩尔生成焓小的生成物,使得热分解反应的焓值更小,放热量增加。 2019年08月25 00:00 2019年04期 493 498 2280551 祝艳龙,丁黎,安静,姬月萍,梁忆 高温抗氧化铱涂层复合制备技术展望 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190415 金属铱具有高熔点及低氧渗透率,是理想的氧气扩散屏障材料,为重要的高温抗氧化防护涂层材料之一,在航空航天领域具有广阔的应用前景。综述了目前较常采用的几种铱涂层制备技术的特点,在对比现有铱涂层制备方法的基础上,提出了原子层沉积/化学气相沉积复合制备技术。分析了该复合制备技术在铱涂层制备方面的优势,并指出发展原子层沉积/化学气相沉积复合制备技术尚需解决的几个关键问题。 2019年08月25 00:00 2019年04期 499 505 1449999 成功1,熊玉卿1,2,周晖1,2,张凯峰1,2,高恒蛟1,2 液体火箭发动机喷管延伸段C/C-SiC复合材料的性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190416 采用化学气相渗透(CVI)和液相浸渍裂解(PIP)混合工艺制备出三维针刺C/C-SiC(材料A、B)和C/C(材料C)复合材料,研究了复合材料的力学、抗热震和耐烧蚀等性能以及SiC涂层对烧蚀性能的影响,并采用扫描电子显微镜分析了材料的断裂面和烧蚀面形貌。结果表明,材料A(SiC基体含量较高)的性能较好,其弯曲强度、线烧蚀率及抗热震系数分别达到238.4 MPa、3.0×10-3 mm/s和35.3 kW/m。沉积SiC涂层后,材料A、B和C的线烧蚀率较之前分别降低33.0%、12.5%和37.5%。采用材料A+SiC涂层方案研制的喷管延伸段构件,进行780 s地面热试车考核,试车后构件结构完整。 2019年08月25 00:00 2019年04期 506 512 2109667 王坤杰,姚冬梅,崔红,郑金煌,苏红 SiBCN陶瓷先驱体固化及陶瓷化行为分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190417 采用非等温DSC、TG等研究了SiBCN陶瓷先驱体-聚硅硼氮烷(PBSZ)的固化、陶瓷化行为,运用FTIR、XRD、SEM等手段表征了PBSZ先驱体在不同温度的裂解产物结构和微观形貌。通过Kissinger、Crane方程得到PBSZ先驱体的固化动力学参数:活化能Ea=243.27 kJ/mol,反应级数n=0.958。PBSZ先驱体的质量损失主要发生在500~800 ℃,聚合物中有机基团逐渐减少,基本完成无机化转变。XRD结果表明,在1500 ℃以下裂解得到的产物为表面致密的非晶态SiBCN结构,而在1800 ℃下裂解产物发生了晶化转变,得到的陶瓷产物包含SiC、Si3N4、BN(C)等相。 2019年08月25 00:00 2019年04期 513 518 1780882 张祎,赵振宁,朱世步,张强,张晓虎 反应熔渗工艺制备的C/C-SiC复合材料烧蚀性能及构件研制 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190418 采用反应熔渗工艺(RMI)快速制备了不同碳化硅含量的C/C-SiC复合材料,通过氧-乙炔烧蚀试验,测试了材料的烧蚀性能。利用SEM/EDS表征了复合材料烧蚀后的表面形貌和成分,分析了碳化硅含量对复合材料烧蚀性能的影响。结果表明,随着基体中碳化硅含量的提高,烧蚀过程中生成的二氧化硅保护膜更加致密,导致C/C-SiC复合材料的烧蚀率逐渐降低。在此基础上,利用优化工艺制备了密度均匀的大尺寸C/C-SiC构件,经过地面热试车考核,构件接近零烧蚀,满足发动机热试车的应用。 2019年08月25 00:00 2019年04期 519 522 1379998 康文杰1,薛如月2,赵大明1,张永辉1,程皓1,彭志刚1,苏君明1 固体火箭发动机壳体固化过程温度场影响因素分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190419 考虑固化反应热的影响和固化过程中复合材料物性参数的发展变化,以某Φ1400 mm固体火箭发动机壳体模型为基础,对复合材料固化过程中温度场进行了热化学耦合有限元分析,并与实验测量结果进行了对比;为了优化固化工艺,提高壳体制造水平,针对固化制度中的最高温度保温时间、固化温度偏差、对流传热系数等影响壳体固化过程温度场的因素进行了分析。结果表明,所建立的热化学耦合数值模型的计算结果与试验测量数据绝对误差率在6%以内,验证了该数值模型的可靠性;固化工艺偏差和对流传热系数波动都会对绝热层内壁温度产生非常大的影响;为保障绝热层的完全硫化,应适当延长固化制度的最高温度保温时间,使工艺安全系数提高到2倍左右。 2019年08月25 00:00 2019年04期 523 528 1301604 宋孟奇,侯晓,沙宝林 芳纶纤维对EPDM绝热层烧蚀性能的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190420 研究了芳纶短纤维长度和用量变化对EPDM绝热层烧蚀性能的影响,总结了填充芳纶短纤维的绝热层硫化胶在平行纤维方向和垂直纤维方向上烧蚀性能的变化规律,并对两个方向上绝热层烧蚀性能的影响机理进行了分析。结果表明,填充芳纶短纤维会使绝热层的烧蚀性能因烧蚀方向不同而存在差异,绝热层的烧蚀性能与纤维初始长度及其在橡胶中的排列方式密切相关。 2019年08月25 00:00 2019年04期 529 533 2368183 凌玲,陈德宏,周俊,何碧烟 纳米氧化锌对EPDM绝热层中残留硬脂酸含量的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190421 研究了(200±10)、(90±10)、(50±10)、(30±10)nm四种纳米氧化锌和普通氧化锌对三元乙丙(EPDM)绝热层硫化后胶片中残留硬脂酸含量的影响。结果表明,随着纳米氧化锌比表面积增大,绝热层硫化后胶片中残留硬脂酸含量明显下降,且只有比表面积大于普通氧化锌的纳米氧化锌,才对绝热层中残留硬脂酸含量具有改善效果。此外,含有较大比表面积的(30±10) nm氧化锌的绝热层硫化后残留硬脂酸含量仅为其他胶片的43.48%~50.84%。因此,采用比表面积较大的纳米氧化锌材料有利于促进氧化锌与硬脂酸的反应完全,降低EPDM绝热层中残留硬脂酸含量,改善绝热层界面粘接性能。 2019年08月25 00:00 2019年04期 534 538 1499213 陈馨,何永祝,周俊,王明超,陈雯 非均匀刚度弹性边界结构优化设计及实验验证 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190422 为解决运载火箭地面试验过程中弹性边界刚度非均匀导致的实验误差问题,提出了基于刚度等效指标的非均匀刚度弹性边界优化设计框架。首先,针对不同载荷工况,对比真实弹性边界与均匀刚度弹性边界情况下主承力筒壳结构的边界响应,研究刚度等效指标的选取,用以表征结构刚度的非均匀性;然后,以刚度等效指标为设计目标开展非均匀刚度弹性边界结构设计,并给出不同工况下的最优结构设计;最后,基于轴压工况下的非均匀刚度弹性边界最优设计,加工制造非均匀弹性边界结构试件,开展非均匀弹性边界结构原理性实验。实验结果显示,真实弹性边界与结构优化设计的非均匀刚度弹性边界结构的力学响应吻合良好,证明了非均匀刚度弹性边界结构优化设计的可行性。 2019年08月25 00:00 2019年04期 539 545 2837721 杜凯繁1,郝鹏1,董曼红2,王博1 发射扰动与初始弹道耦合模型研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190423 针对火箭、导弹发射扰动与初始弹道互相耦合引起的弹道散布问题,提出发射扰动与弹道解算相耦合的计算分析模型。该模型以多体系统动力学为基础,建立能够模拟弹架相互作用和弹体初始扰动的发射动力学模型,并将弹体受到的气动载荷转化到弹体坐标系下进行刚体动力学计算以获得弹道参数。通过滚转弹应用实例分析表明,采用此模型能够有效模拟发射扰动与初始弹道相互耦合状态;弹架间隙扰动与气动载荷作用都会对弹体在飞行时的姿态角及飞行位置产生较大影响。当存在1 mm的弹架间隙且有气动载荷作用的影响下,与无弹架间隙和气动载荷的作用影响的结果对比发现,存在弹架间隙扰动的影响会使得弹体在飞行过程中的俯仰角和弹道倾角的幅值范围减小4°左右,也使得弹体在飞行过程中的Y向位移量在1.5 s时刻减小6 m左右;存在气动载荷作用的影响,会使得弹体在0.5 s撤去推力后的姿态角成波动式变化,滚转弹稳定飞行,也会使得弹体Y向位移量在撤去推力后持续的平稳增加。 2019年08月25 00:00 2019年04期 546 552 1796235 何泽鹏1,毕世华1,傅德彬1,李云峰2