发动机推进剂类型及装药类型上,为提高装填系数与比冲,选用NEPE高能推进剂,并采用贴壁浇铸的内孔燃烧两端包覆的星孔装药,推进剂装药质量预定为29kg,并依据经验,限定装药的通气参量 œ 为170。
选定推进剂种类后,查相关资料,可预定燃烧室的温度为3400K。由于NEPE推进剂的燃速依据不同的推进剂组分可调,且NEPE的动态压强指数与静态压强指数相差较大,其动态压强指数实验中测定的约为0.40左右[17]。同组分种类,含量不同的NEPE推进剂的压强指数,燃速公式也有较大区别,查阅相关NEPE推进剂的资料,可初步选定其燃速公式与压强指数如下:
其中压强的单位为MPa,压强指数为0.45,根据前面预定的燃烧室压强10MPa,则燃速为14.16mm/s。
火箭发动机的喷管部分,先预定一个的大致的长度为250mm,喉道直径54mm,扩张比为2.0,质量预估为2.5kg。再根据野战火箭弹的炮口初速的要求,一般要求至少为30m/s至50m/左右,查阅现役122mm火箭武器的资料,定向器长为3m,则粗估起始推力至少要大于30kN。
2.1.4 稳定装置的方案设计
根据现役装备的情况,初步选定稳定装置为3片弧形展开式尾翼,长度为230mm左右。
2.2 基本参量的预定
火箭弹基本参量的为设计过程中需要用到的一些先行参数,是进行设计的基础,且通常分为:任务指标,初选参量和基本参量。在前一步初步确定了火箭弹的结构方案后,接下来就是在结构方案的基础上确定这些基本参量。
任务指标:弹径122mm,射程50km,弹长小于2900mm,弹重小于68kg。
初选参量:
(1)推进剂装药相关参量:NEPE推进剂,比冲2650NS/kg,压强指数0.45,燃速系数5.024,燃速预定为14mm/s,推进剂密度 ,火药力990KJ/kg,比热比取1.168,燃烧温度3450K,通气参量 œ 取170左右,推进剂质量28.5kg。
(2)燃烧室发动机相关参量:壳体材料35CrMnSiA,屈服强度 =1275MPa,壳体材料密度 ,燃烧室压强为10MPa。
基本参量:弹径122mm,弹长2850mm,燃烧室长度1950mm,燃烧室外径121mm推进剂质量28.5kg,全弹重67kg,火箭弹最大速度1350m/s。
2.3 火箭弹外弹道的分析与计算
本设计中,射程要求是主要的一个战术技术指标,而外弹道设计计算是实现这一战术技术指标的重要步骤,该外弹道的分析计算以理想弹道为理论基础,即将火箭弹的简化为质点的平面运动。并且将射程作为计算求解的内容,计算主要分为主动段的近似计算和被动段的近似求解。
2.3.1火箭弹主动段近似解法。
初步确定火箭弹的质量 ,推进剂装药质量 ,弹形系数 ,射角 ,工作时间 ,以及等效排气速度 ,定向器长 ,以求主动段终点弹道诸元。其中射角的最大射程角一般在55度左右,所以预定射角为55度,弹形系数取1.45。
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