某巡航导弹助推器固体火箭发动机点火过程数值模拟(2)
时间:2018-08-17 09:51 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
实现巡航飞行，即发动机产生的推理和阻力相平衡、弹翼面产生的升力和重力相平衡。 在巡航导弹的整个工作过程中助推过程起着十分重要的作用，只有依靠助推过程才能使 巡航导弹进入巡航飞行状态。如果助推过程失败，会导致巡航导弹偏离设计弹道、无法进入 巡航状态等发射失败。对现代导弹而言，由于固体火箭发动机具有结构简单、方便文护、可 靠度高等优点，助推发动机大多已采用固体火箭发动机。整个助推器的工作过程可分为发动 机点火、发动机正常工作产生巨大的推力、助推器与弹体分离三个工作段。 就以上三个过程，固体火箭助推器（Solid Rocket Booster，SRB）的点火过程是极为重要 的一个过程，并且是一个机理复杂、时间十分短暂的非稳态过程。点火过程包括点火延迟期、 火焰传播期、燃烧室充填期和燃烧室增压等过程。较差的点火性能对火箭工作过程的内弹道 性能有着非常显著的影响，会导致固体火箭的使用性能、可靠性、安全性大大的降低，严重 者在固体火箭发动机在点火过程中直接发生爆炸，造成发射失败等严重后果。因此，正确的 认识和分析点火过程对于固体助推发射的巡航导助推器的设计和整个助推发射尤为重要。 但由于点火时间的短暂性，给点火过程的实验研究带来了不小的困难，引入数值模拟可 以节省大量的人力物力。数值模拟可以用以研究和解释一些现象，比如过高点火压强峰值、 熄火、误发火、点火超压波等。研究得到的压力时间曲线可以帮助我们观测点火过程的压力 建立和燃烧室内的升压过程，还可以根据仿真结果得到点火过程中燃烧室的流场分布以及温 度场的分布情况。因此点火过程数值模拟对于研究点火过程提供了较好的理论工具。 1.2 国内外研究现状 点火过程首先是点火药（大多为黑火药）燃烧迅速的生成大量高温、高温燃气，然后燃 气流进燃烧室向主药柱表面传热，点燃主装药，达到一定的压力，冲破喷管尾部防潮湿堵盖。 这个过程十分复杂，涉及点火药的燃烧、燃烧产物向主药柱传热、推进剂燃烧产物的流动、 以及燃气对固体推进剂药柱的冲击。对于这个过程的研究包括传热的分析、流动分析、药柱 结构完整性分析、点火一致性分析等。进行点火实验能够揭示一些点火的现象，但是点火过 程十分短暂且实验存在散布和测试的误差，因此实验研究存在诸多的不便。半个多世纪以来国内外不少的学者对固体火箭发动机的点火过程进行了广泛而深入的研究，在此基础上不少 的学者对固体火箭助推器的点火也进行了大量的研究。他们的研究虽然存在一定的不足，但 是在他们的研究基础上我们可以进行更加全面而深入的研究， 从而更进一步的揭示点火过程。 针对固体火箭的点火过程，不少学者对点火过程进行了实验及仿真研究。易磊等人[1]用 实验研究了不同的点火药量下点火药产生的燃气对推进剂的冲击，进行了若干不同状态的点 火冲击实验研究，并在此基础上进行了点火冲击过载频谱分析。研究表明，点火药量越大点 火压强越高，因此合理的选择点火药量和点火药粒度有利于减小点火过程中燃气对装药的冲 击过载。在研究固体火箭发动机点火启动过程内弹道性能方面，张旭东等人[2]以及樊超等人[3] 研究了不同的点火药量、点火药颗粒度以及防潮堵盖吹脱压力对点火过启动程内弹道性能以 及初始压强峰的影响，对点火启动过程各参数的选取提出了宝贵意见。他们的研究对点火具 (责任编辑：qin) |