锥形型 0.8~0.95 0 2~3 中等 较大 良~优 L/D小;壳体粘结
翼柱型 0.8~0.95 0 2~3 大 大 良~优 L/D大;壳体粘结
头部满装
星形 0.7~0.85 5~10 3 中等 中等 良 壳体粘结
双推进剂
星形 0.9 ﹤5 2.5~3 大 中等 优 壳体粘结
端面型 0.98~1.0 1.0 极大 小 优 推力小
1.4 本文主要研究任务
为达到设计目标,确定采用能量高的复合推进剂和圆孔星孔组合装药的设计方案。选取发动机参数和推进剂参数,运用圆孔和星孔设计原理过程,编写界面友好的计算程序。具体研究内容主要有以下几个方面:
(1)火箭发动机装药设计:根据任务书要求,选取合适型号的复合推进剂和相关系数,计算并确定组合装药中圆孔装药的装药外径、肉厚、药柱长度;星孔装药的星角数、星根圆弧半径、过渡圆弧半径、肉厚、特征长度等特征参数。
(2)分析装药的燃烧面积随烧去肉厚的变化规律:在计算出圆孔、星孔装药及圆孔星孔组合装药的基本特征参数后, 对其燃烧面积和通气面积进行计算,分析变化规律。
(3)固体火箭发动机内弹道计算:在几何燃烧定律和发动机串联组合装药的基础上,基本参数确定的前提下,对发动机的内弹道特性进行了分析,得到压强和推力随时间变化的曲线。
2 装药设计基本理论
2.1 圆孔装药设计理论
2.1.1 圆孔装药概述
圆孔装药有三种不同的燃烧方式:单孔管状内孔燃烧、内外孔同时燃烧、内外孔和端面同时燃烧。[1]这种药型由药柱外径 、肉厚ep这两个独立变量来确定。这种药型的优点是:(1)三种燃烧方式有三种不同的燃面性,选择方便;(2)形状简单,因而药模也简单、制造容易,内孔燃烧的药柱也可采用贴壁浇注,增强发动机壳体强度,药柱本身可起到绝热作用,避免高温燃气直接与燃烧室接触,损害壳体;(3)形状简单无应力集中现象,同时药柱内部的应力状态为三向受压,药柱具有较强的强度;(4)无剩药[10]。圆孔装药的缺点是:有内外孔燃烧的药柱需要支承装置,而支承装置和燃烧室内壁受热气流作用,工作状况十分恶劣[10]。
2.1.2 圆孔装药几何参量与设计参量
2.1.2.1 单孔管状内孔燃烧的圆孔装药
装药的总肉 和以烧去肉厚 时的燃气通道湿周长 分别为 ,
式中, 和 分别是装药的初始内孔直径和外圆直径。对于等截面燃烧,其燃烧面积为
式中, 为装药长度,在整个燃烧过程中保持不变。该装药燃面随肉厚或时间的增加而增加,属于增面燃烧装药。
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