固体火箭技术 /oa 固体发动机低易损性评估研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190101 为研究固体推进剂低易损性,系统调研了国内外固体发动机低易损性研究进展,对比研究了试验方法、试验装置、试验判据等区别和联系,分析了不同因素对固体发动机低易损性响应程度的影响,结合国内固体发动机现状,提出了固体发动机低易损性试验方法和试验程序,补充完善了响应程度等级,可为低易损性固体发动机的设计和研制提供参考。 2019年03月03 00:00 2019年01期 1 6 845733 李军1,2,3,焦清介1,庞爱民2,3,任慧1,聂建新1,程立国2,3,苏晶2,3,关红波3,肖旭3,张杰凡3 先进火箭仿真中心Rocstar程序概述 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190102 数值仿真是固体火箭发动机研制的一个重要手段。美国伊利诺斯大学先进火箭仿真中心开发的多物理场仿真程序Rocstar,可对固体火箭发动机工作过程进行三维多物理场耦合仿真计算,其程序代码现已开源。Rocstar由多个物理应用求解器和一套强大的集成框架组成,集成框架能够使独立运行的应用求解器在很小的改动下即可与其直接耦合。此外,集成框架还包含一系列用于多场耦合的服务工具,包括并行I/O、精确和守恒的数据传输、网格自适应、界面演化和整体并行配置。Rocstar采用MPI实现并行仿真,可在集群平台上进行大规模的仿真计算。 2019年03月03 00:00 2019年01期 7 15 4837468 那旭东,夏智勋,马立坤,颜小婷 地面与飞行状态下固体发动机比冲差异性分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190103 对固体发动机性能天地差异性产生的原因进行了探究。造成发动机性能天地差异的主要原因在于存在从发动机能量转换到飞行状态下导弹能量的转换效率,其转换效率与导弹的质量比以及导弹飞行速度与发动机等效喷气速度的比值有关;同时,还存在合成视加速度方向与发动机推力方向的偏差以及导弹质量变化等因素对比冲辨识结果的影响。根据现有公开文献报道及相关型号的分析,这些因素造成比冲的差异基本在1 s左右,且在1.5 s以内。分析结果表明,在工程上采用基于视加速度模型和基于遥测压强的发动机内弹道模型均可辨识发动机的比冲,但采用视加速度分析方法进行性能辨识时,需考虑转化效率的修正。 2019年03月03 00:00 2019年01期 16 20 1001284 何景轩1,侯晓2 连续旋转爆轰发动机外流场三维数值模拟 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190104 为研究连续旋转爆轰发动机(CRDE)内外流场的变化特性,采用氢气-空气单步有限速率化学反应模型,对内径为40 mm、外径为60 mm、长度为50 mm的连续旋转爆轰发动机进行三维数值模拟,获得了CRDE内外流场结构特征和旋转爆轰波相关参数的变化特性,分析了不同进气总压条件对流场结构和发动机性能的影响。结果表明:爆轰产物在燃烧室出口附近膨胀加速,压力和温度大幅降低,在流场下游产生激波使压力回升,且随进气总压的升高,激波距燃烧室出口距离增加;出口附近羽流中心形成低压高温区域,中心平面上的平均压力低于环境压力,给发动机推力带来了副作用;羽流外围的空气受出口处斜激波的扰动,压力呈现出周期性变化;发动机推力随进气总压的升高而呈线性增加,进气总压为0.55 MPa时,发动机推力达到了1160 N。计算仿真结果对掌握连续旋转爆轰发动机外流场特性具有一定的参考价值。 2019年03月03 00:00 2019年01期 21 29 3580525 邱玉杰,翁春生,武郁文,李宝星 柔性喷管接头优化及承载性能分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190105 为充分发挥固体火箭发动机柔性喷管接头承载性能,同时减小其消极质量,在等截面柔性接头设计计算的基础上,通过计算目标函数对设计变量的敏感度,得到对输出最敏感的参数;保证接头总体厚度不变,以增强件及弹性件的球面直径为设计变量,以接头最大应力和最小质量为目标函数,采用多目标优化算法,得到变截面优化接头结构;用大变形非线性有限元及刚柔耦合多体动力学计算方法,计算并对比了两种柔性接头的质量及内部应力、变形及摆动状态,检验了变截面优化接头承载能力及计算方法的正确性。 2019年03月03 00:00 2019年01期 30 35 2376137 刘文芝1,陶健2,王天祥2,李超超2,赵永忠3 平底翼柱型药柱燃烧规律的研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190106 对平底翼柱型药柱进行了研究,推导了平底翼柱型药柱燃烧面积公式,运用MATLAB编程计算,得到了药柱燃烧面积变化率与设计参数的关系图,分析总结了平底翼柱型药柱的燃烧规律。计算结果表明,翼槽数为8,长径比为1.7时,更接近恒面燃烧;当翼槽倾角α∈(0,5π/48),β∈(0,π/3)时,药柱燃烧过程呈现先增面后减面的特性;以药柱外径为基准,当设计参数翼顶缘相对半径r∈(0.36,0.71),翼槽相对深度H∈(0.17,0.375),开槽相对厚度T∈(0,0.036),药柱呈现先增面后减面燃烧;当设计参数r、H、T在给定范围外时,药柱燃烧呈单增面性或者单减面性。算例证明,燃烧面积计算公式正确,燃烧规律符合实际。 2019年03月03 00:00 2019年01期 36 41 2256094 刘瑞东,相升海,杨艳羽,于兵,杨丽 高活性铝粉的改性及在化学推进剂中燃烧团聚研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190107 通过添加金属粉来提高化学火箭推进剂的能量性能已成为一种通用方法,但在实际应用中存在一系列利弊的两方面问题。研究了不同类型铝粉的活化和活性铝粉(包括球形μAl、包覆nAl、化学活化和机械活化铝粉)的特性,考察了其对推进剂燃烧性能的改善和聚集/团聚机理,并提出了提高铝粉燃烧效能的方法途径。结果表明,纳米铝粉不仅可显著提高推进剂的燃速,还可使推进剂的凝相燃烧产物(CCP)明显减少,从而减少两相流损失;活化Al尽管会降低Is,但其活性Al含量所产生的理论Is比nAl的高,尤其是机械活化铝粉。由于不同活化铝粉具有各自的优缺点,建议同时搭配使用两种不同类型的活化铝粉,以弥补单一铝粉的缺点。 2019年03月03 00:00 2019年01期 42 53 2153466 庞维强1,De Luca T Luigi2,樊学忠1,王可1,李军强1,赵凤起1 含锆或氢化锆推进剂的能量特性分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190108 通过CEA软件,研究了Zr粉和ZrH2粉含量、压强及HTPB含量等对含锆或氢化锆推进剂的比冲、密度比冲和燃烧室温度等能量特性的影响。计算结果表明,随着Zr粉、ZrH2粉和Zr/ZrH2混合物含量增加,推进剂比冲下降,但密度比冲呈现先增后减的趋势,含Zr推进剂燃烧室温度先增后减,而含ZrH2推进剂燃烧室温度持续下降;相比于含Al推进剂,密度比冲是含锆或氢化锆推进剂一个显著优势;随着压强增大,能量特性参数均呈现增大趋势;随着HTPB含量减小,推进剂能量特性参数均增大。 2019年03月03 00:00 2019年01期 54 59 1911878 刘庆,陈林泉,王建儒,郑凯斌 固相真空转晶法制备α-AlH3及其稳定化 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190109 α-AlH3由于其极高氢含量和潜在的应用价值而得到了国内外广泛的关注,然而,现有的α-AlH3制备工艺复杂、成本高及长期稳定性能差等问题,而限制了其广泛研究与应用。采用固态真空转晶法制备晶型单一、高品质的α-AlH3。而后采用小分子化合物对α-AlH3进行包覆实验,并通过X射线衍射、电子顺磁共振仪、热失重差热分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜证实包覆成功。对包覆前后的α-AlH3在室温和90%湿度条件下进行稳定性对比实验,结果表明,未包覆的α-AlH3在10 d后即分解,而包覆后的α-AlH3在16 d后仍保持很好的稳定性。该技术摒弃高毒甲苯溶液转晶行为,兼具成本低和连续化工业生产的优点,为α-AlH3的规模化生产和长期贮存提供了新的思路。 2019年03月03 00:00 2019年01期 60 65 1911878 朱朝阳1,2,3,夏德斌1,王平1,林凯峰1,范瑞清1,杨玉林1 三氢化铝的氧化石墨稀包覆降感技术 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190110 采用原位自组装法和溶剂-反溶剂法两种不同的工艺,选用不同C/O质量比的氧化石墨烯(GO),对α-AlH3进行了包覆。包覆样品的X射线衍射和傅里叶红外光谱结构表征表明,包覆前后α-AlH3的晶型保持不变。采用机械撞击感度测试和扫描电镜,研究了包覆工艺对样品降感效果的影响关系。通过比较发现,溶剂反溶剂法工艺制备的样品机械撞击感度要比原位自组装法的低。在所选GO中,以GO3为包覆剂,采用溶剂反溶剂法工艺制备得到的含AlH3推进剂药浆的机械撞击感度最低,药浆50%爆炸的临界撞击能由7.3 J提高到11.7 J。 2019年03月03 00:00 2019年01期 66 71 1295427 李磊1,2,顾健1,2,黄丹椿1,2,陶博文1,2,汪慧思1,2,何云凤1,2,胡建江1,2 低温动态加载下老化HTPB推进剂细观损伤研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190111 采用扫描电镜(SEM)对低温动态单轴拉伸后的HTPB推进剂断面形貌进行了观察,分析了不同加载条件下推进剂的细观损伤形式。结合盒维数数值方法,进一步讨论了推进剂的细观损伤程度变化情况。结果表明,热老化后HTPB推进剂在低温动态加载时,其细观损伤更复杂、更严重;温度、应变率和热老化均能改变推进剂的细观损伤形式,存在细观损伤发生改变的临界加载条件;随温度持续降低、应变率持续升高及热老化时间增长,盒维数值最终保持在1.866附近,即推进剂的细观损伤程度不再发生改变。研究结果对分析低温点火时战术导弹固体火箭发动机药柱的结构完整性具有一定参考价值。 2019年03月03 00:00 2019年01期 72 77 1785004 刘新国1 ,刘佩进1,王哲君2 网络结构及增塑剂对PBT弹性体玻璃化转变的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190112 针对PBT推进剂玻璃化温度高、低温性能不足,难以满足战术发动机宽温使用要求的问题,从粘合剂网络结构与增塑剂两方面,研究了PBT结构单元比例、PBT相对分子质量和固化剂种类对PBT弹性体玻璃化转变的影响,以及多种增塑剂对PBT的增塑效率。结果表明,降低PBT中BAMO链节含量、提高PBT相对分子质量,可显著降低PBT弹性体玻璃化温度。在常用的3种固化剂TDI、IPDI和HDI中,对网络中软段运动能力限制作用强弱为HDI<IPDI<TDI。在研究的含能增塑剂中,Bu-NENA对PBT增塑效率最高,降低玻璃化温度效果远优于常用的增塑剂BDNPF/A。 2019年03月03 00:00 2019年01期 78 84 1271504 苗建波1,边利峰1,朱宏春1,时志权2,詹发禄1 基于Abaqus的往复运动中双道O型圈密封性能分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190113 建立了双道O型圈密封的轴对称模型,采用施加轴向位移的方式模拟O型圈的预装过程,利用Abaqus的压力渗透加载方式动态地寻找密封面的临界点。仿真模拟了O型圈的预装过程、介质加压过程和往复运动过程,研究了介质压力、往复运动速率对O型圈密封性能的影响。结果表明,在预装过程开始的很短时间内,Mises应力便出现峰值,然后回落,随着介质压力的增大,O型圈内Mises应力、接触应力、接触宽度和动摩擦力都会相应增大,双道O型圈在静密封和动密封中均能保持很好的密封性能。 2019年03月03 00:00 2019年01期 85 91 2462206 张镇国1,沙宝林1,王才1,阎涛2 基于均匀化理论的4D轴编C/C复合材料的细观力学性能预测 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190114 为实现4D轴编C/C复合材料细观力学性能的预测,首先针对4D轴编C/C复合材料的结构特点,建立了其代表性体积单元;然后利用均匀化理论和周期性边界条件为理论基础,编写了一般周期性边界条件子程序作为位移边界条件,分析讨论了代表性体积单元的变形特征、应变分布特征,获得了等效刚度矩阵;同时与编写的周期性边界条件子程序作为位移边界条件情况下的计算结果和已有实验结果分别进行了对比。研究结果表明,随着界面强度的增加,一般周期性边界条件预测的材料力学性能相比周期性边界条件预测情况下的误差小,更接近实验数值,从而验证了编写的一般周期性边界条件子程序的有效性和正确性,并进一步得出了代表性体积单元参数对材料力学性能的影响规律,得到了一些有一定指导意义的结果。 2019年03月03 00:00 2019年01期 92 97 1917542 朱昭君1,强洪夫2 针刺C/C复合材料高温力学性能试验及本构关系 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190115 为研究针刺C/C复合材料高温下力学性能,通过C/C材料试件不同温度下的拉伸、压缩及剪切性能试验,观察试件在高温和外载荷作用下的破坏模式,获得了材料不同温度下的应力应变曲线。基于对Jones-Nelson-Morgan模型改进并引入温度系数,建立了C/C复合材料高温本构关系模型,并与试验结果进行了对比。结果表明,在温度≤1800 ℃,针刺C/C材料为线弹性本构关系,C/C材料拉伸、压缩及剪切强度均随温度的升高呈先升高、后降低趋势,在温度≥1600 ℃后,强度逐渐降低;建立的高温本构模型计算结果与试验结果吻合较好;C/C材料整体表现为脆性破坏,拉伸破坏纤维拔出尺寸较短,压缩破坏断口呈现45°豁口。 2019年03月03 00:00 2019年01期 98 104 2111834 林志远1,邢会华2,侯晓3,王立武3 不同橡胶基绝热材料性能对比分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190116 分别对以硅橡胶(SiR)、丁异戊橡胶(BIR)、丁腈橡胶(NBR)、三元乙丙橡胶(EPDM)为基体的绝热材料力学性能、密度、烧蚀性能、热性能进行了研究,并对其烧蚀后试样表面和剖面的微观形貌进行了分析。结果表明,SiR绝热材料烧蚀后形成坚硬、致密的瓷化层,抗烧蚀性能好,且热稳定性能良好,但力学性能较差;BIR绝热材料烧蚀性能较好,综合性能优;NBR绝热材料密度高且炭层疏松;EPDM绝热材料密度低,力学性能优异,但炭层易剥离,烧蚀性能差。 2019年03月03 00:00 2019年01期 105 111 4671715 刘辉,曾金芳,余惠琴,朱文苑 固体火箭发动机射线检测仿真系统 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190117 针对固体火箭发动机,尤其是在其新型号产品的高能X射线照相检测中,缺少先验知识,工艺参数的确定和优化需要通过系列试验,时间长、花费大等问题,研究了固体火箭发动机X射线检测仿真系统。根据实际X射线检测物理系统建立了X射线源仿真模型、固体火箭发动机模型、胶片仿真模型,重点研究了基于STL样本模型的非点光源与多能谱投影的成像算法,其中针对求交速度问题提出了三维空间投影约束方法,并利用GPU并行技术实现了硬件加速,该方案相对于CPU投影计算有500~1000倍左右的加速比。实验结果表明,仿真投影与实际检测胶片影像结构性完全吻合,在10 GY剂量条件下仿真胶片与实际胶片测量黑度值曲线的趋势和数值范围吻合,黑度最大差值0.23。该系统能够应用于实际工程,为优化检测工艺参数和确定最佳检测方案提供技术支撑。 2019年03月03 00:00 2019年01期 112 118 2152403 任晓双1,王冬2,陈平1 一种外并联式TBCC变几何进气道的设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190118 对一种Ma=0~7的二元外并联式TBCC变几何进气道设计开展了研究,给出了进气道总体设计思路、气动型面设计过程、变几何调节规律以及流场控制方案。初步数值仿真结果表明,该进气道满足预期的流量捕获需求,高速通道Ma=4和Ma=7时的喉道总压恢复系数分别为0.62和0.45,低速通道Ma=2.3和Ma=4时的喉道总压恢复系数分别为0.97和0.73;该变几何进气道在模态转换过程可以正常工作,没有明显的流动分离出现;由于侧板溢流,三维计算结果下的总压恢复系数与流量系数略低于二维计算结果。对三维外并联TBCC变几何进气道开展了涡轮通道扩压段设计及数值仿真研究,给出了三维模型的气动特性及涡轮通道的反压特性。 2019年03月03 00:00 2019年01期 119 127 2238775 卢杰1,袁化成2,王颖昕3,伊戈玲3 宽速域变构型高超声速飞行器气动特性研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20190119 为解决高超声速飞行器在低/跨/超声速时气动特性不佳的问题,实现水平起降、跨速域飞行的目标,设计了一种宽速域变构型高超声速飞行器。采用数值计算的方法对飞行器的低速、超声速和高超声速气动特性和典型流场进行了研究分析,得到了升力系数、阻力系数和升阻比随攻角和马赫数的变化规律。结果表明,飞行器在低速和高超声速时的气动特性较好,最大升阻比分别为15.37和4.08,低速时连接翼提供了高升力,高超声速时乘波效果显著;超声速时,阻力系数和升阻比受马赫数影响较大,最大升阻比为4.8。数值计算的结果表明飞行器在全速域范围内气动特性较好,在保证高超声速良好气动特性的前提下,提升了低/跨/超声速性能。 2019年03月03 00:00 2019年01期 128 134 3356814 张登成,罗浩,张艳华,郑无计