ANSYS双脉冲发动机隔舱系统优化设计

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针对玻璃陶瓷材料抗拉和抗压模量不同的特性，用ANSYS有限元软件建立二维轴对称模型，对等厚度圆拱形的陶瓷隔板在受到工作载荷的条件下进行应力分析，结果表明，隔板拱顶和隔板与支撑座接触边界附近为应力较大区域。结合陶瓷隔板危险点的应力状况和双脉冲发动机工作条件，初步设计出隔舱系统。然后对隔板进行优化设计，根据不同方案隔板的应力图，可以比较隔板在发动机工作时危险点的应力，由此选出最优方案，最后进行强度校核，确定隔板的各项尺寸。59604

毕业论文关键词双脉冲发动机陶瓷隔板优化校核

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Design And Optimization Of Compartment System For Double Pluse Motor

Abstract Aiming at the different tensile and compressive modulus characteristics of glass ceramic materials, a two-dimensional axisymmetric finite element model was derived by ANSYS software. By analyzing the stress of the uniform domed ceramic clapboard under the condition of working load ,

results showed that the clapboard vaults and the area of clapboard contact with supporting seat is larger than other area. Combining the stress diagram of the ceramic clapboard’s dangerous point and double pulse motor working condition, a ceramic clapboard can be preliminary designed. Then optimizethe clapboard design .According to the different scheme’s stress diagram,the dangerous point’s stress can be used for compare to select the optimal scheme, then check intensity of the clapboard to determine the size.

Keywords double pluse motor ceramic clapboard optimize check

1 引言 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 双脉冲发动机的研究现状 2

1.3 隔舱系统发展现状 4

1.4 本文的工作 5

2隔板装置设计6

2.1隔板设计要求 6

2.2 隔板材料 6

2.3 隔板方案选择 7

2.4 隔板组件结构形式 7

3 隔板有限元分析 8

3.1计算模型 8

3.2结果分析 9

3.3 隔板强度校核 11

4 陶瓷隔板的优化设计 16

4.1 方案设计 16

4.2 方案对比分析 17

5 最终方案 26

5.1 结果分析 26

5.2 强度校核 26

5.3 隔板的预紧力 28

结论 29

致谢 30

参考文献31

1 引言

1.1课题研究背景及意义

近几年来, 各国为了提升自身的国防实力，都在大力发展各种武器装备，火箭导弹武器作为一种战略装备也越来越受到重视，提高导弹的飞行性能就显得越来越迫切。固体火箭发动机作为导弹武器的推进装置，在其研究开发中,虽然正在进行推进剂和发动机壳体的高性能改进,但仅用这些技术很难大幅度提高飞行性能。因此,作为固体火箭发动机新的工作方式, 提出了相对飞行航迹，适当进行推力控制的多脉冲发动机方案。多脉冲发动机是在燃烧室内装填隔离开的多个推进剂单元, 而不分离燃烧室和喷管, 用任意定时使各部分推进剂分别进行燃烧, 产生多次推力控制的固体火箭发动机，通常的固体火箭发动机与双脉冲发动机的结构简图如图 1所示。

固体火箭发动机结构简图

图1 固体火箭发动机结构简图

通常的火箭发动机在一个燃烧室内装填推进剂, 点火时所有的推进剂连续燃烧到结束, 仅产生一次推力。而双脉冲发动机利用分开机构将发动机壳体内分成第一燃烧室和第二燃烧室, 分别装填第一推进剂和第二推进剂。首先用第一点火装置点燃第一推进剂, 产生第一次推力。第一推进剂燃烧结束后用任意的定时装置打开第二燃烧室的分隔机构, 用第一点火装置点燃第二推进剂便可以产生第二推力。多脉冲发动机飞行性能的优点是可以延长火箭导弹武器的最大射程和增加末制导段的飞行速度。通常的固体火箭发动机一次向飞行体提供全部推力, 形成最大飞行速度。考虑在相同高度飞行时, 动压的影响对空气阻力是起决定性作用的, 所以越增加最大飞行速度能量损失越大。另一方面, 双脉冲发动机对飞行器分开提供二次推力, 因而可以进行控制最大飞行速度的飞行, 降低由空气阻力引起的能量损失[1]。双脉冲发动机是用隔离装置将固体发动机的燃烧室分成两部分，合理分配推力及脉冲间隔时间，能实现火箭导弹武器飞行弹道的最优控制和发动机能量的最优管理，全面提高各类战术导弹系统的性能。与传统的单推力或单室双推力发动机相比具有四大优点：双射程攻击能力；射程更远、杀伤区域更大；机动性更强、精度更高；不可逃逸区更大。在同等条件下，采用双脉冲固体发动机作为动力系统的导弹，其末速度可提高 20％，射程可增大约 20％～30％，空域可扩大 1.5～2倍[2]。