[發明專利]重復使用火箭發動機推力室可靠性分析方法和裝置

有效

• 申請號: 202110400840.7
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN112948982B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 蔡國飆;金平;戚亞群;李睿智;陳志瑋
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F119/02;G06F119/04;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 梁韜

本發明提供一種重復使用火箭發動機推力室可靠性分析方法和裝置，該火箭發動機推力室響應面構建方法包括獲取火箭發動機推力室的隨機變量參數；根據所述隨機變量參數的分布范圍，從所述推力室上抽樣獲取預設組數的試驗樣本點；對試驗樣本點進行預設算法運算，獲得隨機變量參數與推力室結構響應量的對應關系；根據隨機變量參數與推力室結構響應量的對應關系，建立推力室的響應面模型；利用所述響應面模型以及蒙特卡洛抽樣方法對所述推力室進行分析評估，獲得所述推力室的結構可靠性分析結果。本發明的重復使用火箭發動機推力室可靠性分析方法，可以提高可靠性分析的置信度，通過構建推力室的響應面模型，縮短火箭發動機的研制周期以及降低研制成本。

技術領域

本發明涉及火箭領域，具體而言，涉及一種重復使用火箭發動機推力室可靠性分析方法、裝置、計算機設備和可讀存儲介質。

背景技術

可重復使用運載器因其具有廉價、快速、機動、可靠等特點，已成為目前航天運輸系統的重要發展方向，得到世界各國的廣泛關注。而推力室作為火箭發動機的核心組件，其可靠性直接影響到火箭系統以及運載器的穩定工作。

現有的火箭推力室結構的可靠性分析，仍以發動機可靠性試驗為主，通過對多臺發動機進行點火熱試車試驗推力室進行可靠性評估，因此需要耗費大量的人力物力和財力，從而造成推力室可靠性評估準確度不高，效率較低，從而使可重復使用火箭發動機的研制周期較長，并且研制成本較高。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提供了一種重復使用火箭發動機推力室可靠性分析方法、裝置、計算機設備和可讀存儲介質，以提高可靠性分析的置信度，使可靠性評估更加準確、高效，從而縮短可重復使用火箭發動機的研制周期以及降低研制成本。

為了實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種重復使用火箭發動機推力室可靠性分析方法，包括：

獲取火箭推力室的隨機變量參數，所述隨機變量參數包括推力室的原始載荷參數、結構尺寸參數、材料性能參數以及材料彈塑性模型參數；

根據所述隨機變量參數的分布范圍，從所述推力室上抽樣獲取預設組數的試驗樣本點；

對所述試驗樣本點進行預設算法運算，獲得所述隨機變量參數與推力室結構響應量的對應關系；

根據所述隨機變量參數與推力室結構響應量的對應關系，建立所述推力室的響應面模型；

利用所述響應面模型以及蒙特卡洛抽樣方法對所述推力室進行分析評估，獲得所述推力室的結構可靠性分析結果。

優選地，所述的重復使用火箭發動機推力室可靠性分析方法中，所述對所述試驗樣本點進行預設算法運算，獲得所述隨機變量參數與推力室結構響應量的對應關系包括：

通過火箭發動機系統靜態特性仿真、推力室熱力學算法以及所述試驗樣本點，計算獲得所述推力室的載荷參數的分布，所述載荷參數包括冷卻劑流量、燃料與氧化劑流量、冷卻劑入口壓力、冷卻劑入口溫度、推力室各個截面燃氣側溫度、壓力以及氣體運輸參數中至少一種參數；

利用所述載荷參數的分布進行推力室流固熱耦合分析運算，獲得所述推力室的工作狀態參數以及瞬態應力-應變響應；

利用所述工作狀態參數以及所述瞬態應力-應變響應進行靜強度失效分析運算以及循環損傷累積失效分析運算，獲得所述推力室內壁面的剩余強度以及循環壽命。

優選地，所述的重復使用火箭發動機推力室可靠性分析方法中，所述利用所述載荷參數的分布進行推力室流固熱耦合分析運算，獲得所述推力室的工作狀態參數以及瞬態應力-應變響應包括：

利用所述載荷參數的分布進行一維再生冷卻流動傳熱運算，獲得所述推力室的軸向的工作狀態參數，所述工作狀態參數包括內壁面溫度、冷卻劑溫度以及冷卻劑壓力；