固体火箭发动机装药设计课件

第二章固体火箭发动机装药设计第一节推进剂型号与装药药型的选择(一)小节一推进剂的选择(二)小节二装药药型的选择第二节单孔管状药的装药设计(一)小节一装药尺寸与设计参量的关系(二)小节二不同约束条件下的装药设计方法第三节星孔药的装药设计(一)小节一装药尺寸与设计参量的关系(二)小节二星孔装药设计方法第二章固体火箭发动机装药设计第四节轮孔药的装药设计(一)小节一装药尺寸与设计参量之间的关系(二)小节二轮孔装药设计方法第五节装药的包覆(一)小节一包覆层的主要功能与要求(二)小节二包覆材料的选择(三)小节三包覆的工艺方法上一页下一页第一节推进剂型号与装药药型的选择2.1.1推进剂的选择设计火箭弹时一般都选用已经定型生产的推进剂。从火箭弹设计角度出发,对选择的推进剂有以下要求(1)能量尽量高,即推进剂的比冲量尽量大(2)推进剂在燃烧室内正常燃烧的临界压强尽可能低。(3)压强温度系数小(4)物理化学安定性好,冲击摩擦感度小,强度好目前常用推进剂有双基推进剂、改性双基推进剂和复合推进剂三种类型。上一页下一页返回第一节推进剂型号与装药药型的选择2.1.2装药药型的选择装药药型的选择是装药设计的第一步,因为不同的药型适用于不同要求的固体火箭发动机,并有不同的设计方法,只有选定了药型后,才能着手进行装药几何尺寸的设计。口目前常用的药型见图2-1。上一页下一页返回第一节推进剂型号与装药药型的选择般来讲,选择装药药型应根据以下原则(1)使装药的药型有足够的燃烧面,以获得必要的炮口速度(2)对燃烧室壁的传热小。从传热角度看,内孔燃烧的装药传热最少(3)装药药柱在燃烧室内容易固定(4)装药的余药少,利用率高(5)装药有足够的强度。(6)结构及工艺简单,便于大批量生产。上一页下一页返回第二节单孔管状药的装药设计具有单个中心圆孔的圆柱形装药称为单孔管状药,它的形状有四个参数确表示。这种装药的两端包覆时燃烧面呈等面性如果装药较时端面不包覆亦可看做等面性装药。2.2.1装药尺寸与设计参量的关系单孔管状药燃烧面变化规律际燃烧过程中燃烧面的变化相为复杂,下面的推号是按照几何糌擁辅的,因正灌箱到的药盐理亿3接把津层燃烧进图2-2为无包覆单孔管状药燃烧面变化示意图。总燃面的变化规律为A=Abo-4T(D+d)由上式可知,当单孔管状药两端不包覆时,呈线性减面性燃烧用同样方法可得到装药一端或两端包覆时燃烧面变化规律。上一页下一页返回第二节单孔管状药的装药设计2.通气参量与装药尺寸的关系在固体火箭发动机原理中,介绍过通气参量e,它定义为在固体火箭发动机燃烧室中所研究的x截面前的装药燃烧面积Abx与该截面的燃气通道截面积Ax之比,它在装药未燃烧时靠近喷管处一端最大,称为起始通气参量00,其计算公式为简化后可得4(D+d)L+(D(D2-d2)上一页下一页返回第二节单孔管状药的装药设计内外通气参量之比为实验证明,与ce的比值对装药燃烧稳定性及初始压强峰有定影响,尤其是在co较大时其影响更为明显。为了使初始压强峰不致过大以及保证正常燃烧的临界压强不致太高,e/oee的取值范围通常为1~2。上一页下一页返回第二节单孔管状药的装药设计充满系数和极限充满系数充满系数ε是装药在燃烧室横截面上的充满程度,即装药横截面积与燃烧室内腔横截面积之比。由定义n(D2-d2)/4n(D2D2/4在设计过程中往往首先求出E然后再计算装药尺寸。为了防止计算出的装药尺寸装不进燃烧室,引入极限充满系数ε1。极限充满系数是装药外径为极限直径时所对应的充满系数。装药的极限直径是指外径相等的多根单孔管状药对应于一定的装药根数和排列方式,所有装药都能装入燃烧室时,装药的最大外径,记为D1。q1=D1上一页下一页返回第二节单孔管状药的装药设计不同的装药根数与排列方式所对应的中1值,可以通过一定的几何关系求得再逐猡荷外实法麴由分婪滢蠹的鞭嶔排列sin(/n)D