学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

一种固体火箭发动机的点火异常峰分析与改进

作　者: 魏晓云
导　师: 杨涛；方锡惠；高守美
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 航天工程
关键词: 固体火箭发动机 点火发动机 优化设计
分类号: V435
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 5次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本论文是以某固体火箭发动机静止试验压强曲线2.2s出现的异常峰值为研究背景,通过对该点火发动机和主发动机的内弹道数字仿真以及流场计算,展开对发动机点火异常的问题分析、故障定位、改进设计、改进验证试验。本文的研究内容涵盖以下四部分:为了判断某固体火箭发动机首次点火试验的内弹道压强曲线及性能是否正常,要求该发动机和点火发动机进行内弹道仿真。首先展开该点火发动机的设计方案,具体包括:点火发动机的总体参数设计、点火药柱的优化设计、点火发动机壳体的工程设计及有限元法强度校核、点火药盒的设计等;运用固体火箭发动机内弹道性能数字仿真软件,采用零维内弹道数学模型,得出该点火发动机内弹道仿真曲线。然后对该发动机点火启动过程进行内弹道仿真,仍采用零维内弹道数学模型,运用固体火箭发动机内弹道性能数字仿真软件,将点火药柱燃气生成量叠加到主装药燃气生成量上;将主装药简化成二维燃烧,采用Fluent动网格技术,进行发动机瞬态内流场计算,得出某时刻的流场速度、压强、温度、马赫数结果,分析发动机中燃气工作过程及内弹道性能。接着根据该发动机点火启动内弹道仿真结果,判定该发动机点火试验的内弹道曲线出现异常压强峰。经过分析排查,确定异常原因是喷管喉部被点火发动机未烧熔壳体堵塞引起的,影响发动机的点火可靠性,必须采取措施改进。最后介绍了该发动机点火发动机的改进设计,主要是点火发动机壳体结构的优化,后续点火试验验证了改进措施有效。至此,圆满完成某型固体火箭发动机的点火设计及优化。通过对该发动机点火试验内弹道压强曲线异常的分析和点火发动机的优化设计,得出:一体化球头结构的点火发动机能有效地避免点火时未完全烧熔的球头堵塞喷管喉部而出现的压强骤升问题;该结构尤其适用于装药短、喉径小的固体火箭发动机,可广泛应用在大、中、小型发动机上,能有效提高发动机的点火可靠性。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 固体火箭发动机点火研究背景  10-11
  1.2 国内外相关领域研究进展  11-13
  1.3 本文主要研究内容  13-15
第二章 某固体火箭发动机点火发动机设计及内弹道仿真  15-39
  2.1 某点火发动机设计依据及要求  15-16
    2.1.1 设计参考数据  15-16
    2.1.2 设计技术要求  16
  2.2 某点火发动机设计  16-35
    2.2.1 点火发动机的总体参数设计  16-18
    2.2.2 点火发动机的药柱设计  18-27
    2.2.3 点火发动机壳体结构设计  27-31
    2.2.4 点火药盒设计  31-35
  2.3 某点火发动机内弹道仿真  35-38
    2.3.1 数学模型  36-38
  2.4 本章小节  38-39
第三章 某固体火箭发动机内弹道仿真  39-46
  3.1 某固体火箭发动机的零维内弹道数字仿真  39-40
  3.2 某固体火箭发动机的二维内弹道仿真及流场计算  40-45
    3.2.1 基本假设  40-41
    3.2.2 控制方程  41
    3.2.3 网格划分  41
    3.2.4 边界条件  41-42
    3.2.5 动网格技术  42
    3.2.6 计算结果与分析  42-45
    3.2.7 结论  45
  3.3 本章小节  45-46
第四章 某固体火箭发动机内弹道压强曲线异常的分析  46-55
  4.1 某固体火箭发动机的单项点火试验  46-48
    4.1.1 点火药盒的点火试验  47
    4.1.2 点火发动机的点火试验  47-48
  4.2 某固体火箭发动机点火试验的内弹道曲线异常  48-49
  4.3 内弹道曲线异常的因素  49-54
    4.3.1 点火流量系数过大  50-51
    4.3.2 喷管堵盖打开压强过高  51
    4.3.3 点火冲击破坏药柱  51-52
    4.3.4 侵蚀燃烧  52-53
    4.3.5 药柱尾部结构不匹配  53
    4.3.6 药柱内部质量缺陷  53
    4.3.7 喷管喉部堵塞  53-54
  4.4 内弹道曲线异常的故障定位  54
  4.5 本章小结  54-55
第五章 固体火箭发动机的设计优化和点火试验验证  55-61
  5.1 点火发动机的设计优化  55-58
    5.1.1 点火发动机壳体优化  55-57
    5.1.2 装药适应性改进  57-58
    5.1.3 点火发动机内弹道性能仿真  58
  5.2 改进后的某固体火箭发动机点火试验  58-60
    5.2.1 点火发动机的单项点火试验  59
    5.2.2 主发动机静止试验  59-60
  5.3 本章小结  60-61
结束语  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-68
作者在学期间取得的学术成果  68-69
附录A  69-70
附录B 题目  70-73

相似论文

  1. 压气机优化平台建立与跨音速压气机气动优化设计,TH45
  2. 涡轮S2流面正问题气动优化设计研究,V235.11
  3. 喷管羽流温度场测量系统的研制,V434
  4. 采油中心的动力特性分析及结构优化改进,TE933.1
  5. 深部大陆钻探用钻机顶驱液压系统设计与研究,TE922
  6. 拖拉机驾驶室的有限元分析及优化设计,S219.02
  7. 秸秆还田施肥播种机的设计与试验研究,S223.25
  8. 基于RFID和GPRS的无线通信平台的医疗应用,R319
  9. 基于Moldflow软件的MP4壳体注塑分析与优化设计,TQ320.662
  10. CC采油厂薪酬体系的优化设计,F426.22
  11. 仿人形机器手的开发与研究,TP242
  12. 喷气织机六连杆打纬机构动态特性分析及优化,TS103.33
  13. 新课程背景下高中历史课程课堂教学教师提问的优化设计,G633.55
  14. 机械液压约束活塞发动机多学科协同优化设计支持环境研究,TP311.52
  15. 150吨平头塔式起重机整机结构分析及优化设计,TH213.3
  16. 冷却器传热的数值模拟及影响因素分析,TQ021.3
  17. 涡扇发动机气动流道优化设计技术研究,V235.13
  18. 纬编柔性复合防刺层性能优化设计与探讨,TS186.2
  19. 高速铁路电力系统优化设计方案研究,U223
  20. 钢管混凝土拱桥吊杆更换优化设计,U448.22
  21. RFID标签封装设备热压模块的设计与实现,TP391.44

中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 推进系统（发动机、推进器） > 固体推进剂火箭发动机
© 2012 www.xueweilunwen.com