300 mm单室双推火箭发动机设计(12)

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本文设计的是碟形封头的发动机，所以采用如下方法进行强度校核。

4.3.1 筒体内应力

当封头壁厚与燃烧室壁厚相同时，已知的碟形封头的特征值,可得

4.3.2 碟形封头应力

当封头壁厚与燃烧室壁厚相同时，已知的碟形封头的特征值,可得在接近于的环形区段的应力为

利用上述方法计算出壳体应力后，根据最大应变理论检验壳体强度。对于筒体：

对于封头：

计算内表面的广义应力时，；计算外表面的广义应力时，。

壳体的安全系数为

通常，在1.20~1.50之间。

通过上述方法，通过编程计算得出燃烧室筒体的应力图

图4.2 燃烧室壳体内周向应力变化图

图4.3 燃烧室筒体轴向应力图

从图3和图4中可以看出，沿火箭发动机轴向，壳体轴向应力和周向应力都将趋于稳定。其峰值都小于壳体材料应力，满足要求。

通过计算得出封头的应力，其经线方向应力曲线与纬线方向应力曲线分别如图4.4和图4.5所示。

图4.4 封头经线方向应力

图4.5 封头纬线方向应力

通过对图4.4和图4.5中呈现的曲线数据的分析，应用最大强度理论得到封头的最大应力为1096.678MPa，安全系数为1.226，满足设计要求。

4.4 本章小结

根据发动机内弹道参数，开展发动机的设计工作。考虑到发动机的工作时间较长，热防护尤为重要，设计过程中须考虑燃气对燃烧室壳体以及对喷管型面的烧蚀，在此基础上完成了喷管型面、热防护和壳体的初步设计，并通过自编写程序对发动机进行了校核，得到了筒体与封头的应力变化图，壳体强度经校核符合设计要求。

结论

本文根据单室双推力发动机的特征以及总体指标设计了两种组合装药的设计，研究了套管加星孔组合装药和端燃加星孔组合装药的燃面与通气面积的变化规律，并对设计的发动机进行了内弹道计算与分析。本文主要完成了如下几个方面的工作：

（1）依据给定的技术指标，确定了两种组合装药的具体参数，并对药柱进行了燃面计算与分析，获得两种组合装药的燃面变化规律。

（2）编写程序对两种不同装药结构方式的发动机进行了零文内弹道计算，计算所得的内弹道性能参数与总体指标的误差均满足工程需要。并对两种组合装药的具体性能参数进行了综合比较，得到端燃星孔组合装药结构的发动机方案。

（3）根据端燃星孔组合装药的内弹道参数进行了发动的燃烧室和喷管结构的具体设计，应用最大强度理论进行了强度校核，校核结果满足设计要求。给出了发动机的工程图纸。

由于时间仓促，有很多方面的工作需要进一步地深入研究：

（1）利用一文内弹道计算模型进行发动机压力的计算，并与零文内弹道计算结果相比较；

（2）进行推进剂的热力计算，实时地得出随发动机工作状况变化的比冲量；

（3）通过发动机的外弹道的实际情况，进行发动机的优化设计等。

致谢

本论文是在武晓松教授的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，平易近人的人格魅力对本人的影响深远。在毕业论文期间，武老师倾注了极大的心血，遇见了很多问题，武老师都能一针见血地指出我存在的问题，并且耐心地指导，让我了解了问题的本质，探究问题，最终解决问题。在此，谨向武老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！祝武老师身体健康，万事如意。