[發明專利]采用偏置且斜切結構噴管的固體發動機內彈道計算方法

有效

• 申請號: 201810834580.2
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109165411B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 王立武;李春艷;李瑩瑩;馮曉柏;趙朝坤;李坐社;閆寶任;呂江彥
• 申請（專利權）人: 西安航天動力技術研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

本發明提出了一種采用偏置且斜切結構噴管的固體發動機內彈道計算方法，提高了此類發動機的內彈道性能計算精度，解決了此類發動機的推力偏斜角計算問題；可以減少研制階段試驗數量、降低研制成本、縮短研制周期，對采用“偏置+斜切”結構噴管的固體發動機設計可以產生積極的效果。

技術領域

本發明屬于固體發動機技術領域，具體涉及一種采用偏置且斜切結構噴管的固體發動機內彈道計算方法。

背景技術

隨著導彈武器的日益發展，固體火箭發動機技術的范圍越來越廣泛，種類越來越多樣化。目前，在導彈的級間分離環節，為提高分離可靠性，廣泛采用短時間、大推力小型固體火箭發動機為分離提供動力。近些年來，總體部門對此類小型固體發動機的要求越來越苛刻，要求此類發動機噴管設計成“偏置+斜切”式結構。

與常規發動機不同，噴管設計成“偏置+斜切”結構后，不是軸對稱結構，常規固體發動機內彈道計算方法已不再適用。同時，由于噴管結構的特殊性，發動機工作過程中，發動機推力方向并不是噴管軸線方向，實際推力方向與噴管軸線方向存在一個夾角，即推力偏斜角。在發動機的研制階段，不得不增加試驗數量以摸清發動機的內彈道性能，增大了研制成本，增加了研制周期。因此，如何較為精確地預示發動機的內彈道性能，提高此類固體發動機的內彈道預示精度，從而減少研制階段試驗數量、降低研制成本、縮短研制周期，同時如何準確地確定發動機的推力偏斜角，成為了此類發動機研制階段的難題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種采用偏置且斜切結構噴管的固體發動機內彈道計算方法，可以用于發動機推力和推力偏斜角的計算，對采用“偏置+斜切”結構噴管的固體發動機的設計可以產生積極的效果。

采用偏置且斜切結構噴管的固體發動機內彈道計算方法，包括如下步驟：

步驟1、利用三個截面，將噴管劃分為三段，其中：0-0截面表示噴管斜切部分初始端截面；將噴管斜切出口平面與噴管擴張段軸線交點定義為交點1，過交點1與截面0-0平行的噴管所在截面定義為截面1-1；2-2截面表示噴管斜切部分末端截面；

步驟2、計算噴管上0-0截面以前的部分的燃氣推力F₀；

步驟3、計算噴管上0-0截面與1-1截面之間區域的燃氣推力，具體為：

S31、將0-0截面和1-1截面之間區域等分為n份，其中n＞2；

S32、燃氣在第i和i+1截面之間產生的沿著噴管軸向的推力為：其中，和分別表示燃氣到i截面和到i+1截面產生的噴管軸向推力；i＝1,2…,n；

則與i截面和i+1截面之間噴管壁面產生的軸向推力之間的關系為：

式中，表示在i截面和i+1截面之間的壁面上單位微元面積產生的噴管軸向推力；表示在i和i+1截面之間壁面上單位微元面積產生的垂直于噴管壁面的力；表示在i和i+1截面之間的壁面上單位微元面積產生的垂直于噴管軸向的力；

對(6)式進行變形，得到：

其中，β表示噴管的擴張半角；

燃氣在i截面和i+1截面之間產生的垂直于噴管壁面的力大小為：

作用在i截面和i+1截面之間噴管壁面單位圓周長度上的壓力為：

式中，R_i+1/2表示i截面和i+1截面中間截面的半徑；