PDF《小型旋转固体火箭发动机工作性能研究》

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7 2mV / V) , 示波器选用 T D S

2 0

1 2 B. 图8 端面用硝基油漆布包覆的药柱 F i g .

8 T u b u l a rg r a i nc o a t e dw i t hn i t r o c e l l u l o s e l a c q u e r 图9 小型旋转固体火箭发动机静态测试布置 F i g .

9 S t a t i c t e s to f s p i n n i n gs o l i dr o c k e tm o t o r 方案1: 药柱一端包覆2mm 厚的硝基油漆, 另一端未完全包覆, 包覆面离内、 外表面各5mm, 内、 外表面同时燃烧, 点火药量2 0g .测试曲线如图1 0所示. 方案2: 药柱一端包覆2mm 厚的硝基油漆, 另一端未完全包覆, 包覆面离内、 外表面各2mm, 内、 外表面同时燃烧, 点火药量2 0g .测试曲线如图1 1所示.

1 8

3 第3期 杨伟苓等: 小型旋转固体火箭发动机工作性能研究 图1

0 方案1压力 - 时间测试曲线 F i g .

1 0 P r e s s u r e - t i m ec u r v eo fP r o j e c t

1 图1

1 方案2压力 - 时间测试曲线 F i g .

1 1 P r e s s u r e - t i m ec u r v eo fP r o j e c t

2 测试结果如表

1、 表2所示.由表1可见, 方案1药柱的峰值压力较大, 且燃烧室内的最大压力和 最小压力相差较大, 这对发动机提供稳定的压力是不利的.较大的峰值压力对发动机的结构强度不利, 设计中需要增加一定的强度余量, 但是峰值压力出现的时间极短, 致使大部分时间内燃烧室壳体强度储 备过大, 会使发动机的性能降低[

4 ] .方案1药柱的平均压力低于方案2的平均压力.因此选用方案2 的药柱设计, 其峰值压力小, 平均压力比峰值压力稍小, 说明此药柱方案燃烧均匀、 稳定. 由表2可见, 试验测试压力和推力值高于计算值, 测试的工作时间低于计算的工作时间.在短时间 内获得一个高的推力有利于径向二次抛撒系统实现子弹药与集束弹箱的快速分离. 表1 静态测试数据 T a b l e1 S t a t i c t e s t e dd a t a P r o j e c t pm a x / ( MP a ) pm i n / ( MP a ) p n / ( MP a ) t b / ( s ) t k / ( s ) P r o j e c t

1 7.

4 1 4.

8 6.

1 8 0.

7 6 0.

8 3 P r o j e c t

2 6.

7 7 5.

5 6.

5 5 0.

7 4 0.

8 8 表2 计算值与试验值 T a b l e2 C a l c u l a t e dv a l u e sa n dt e s t e dd a t a M e t h o d p n / ( MP a ) Fn / ( N) t b / ( s ) t k / ( s ) C a l c u l a t e dv a l u e s 6.

2 0

1 9

2 0.

5 1.

0 0 1.

1 8 T e s t e dd a t ao fP r o j e c t

2 6.

5 5

2 0

5 8.

2 0.

7 4 0.

8 8 4.

2 小型旋转固体火箭发动机动态工作性能测试 小型旋转固体火箭发动机动态工作性能测试时, 药柱采用上述方案2. 测试方法: 将发动机( 空载) 通过轴承等联接机构悬挂在工作架上, 使其能够按照径向抛撒的工作模 式自由运动, 如图1 2所示.利用高速摄影系统记录发动机的动态工作过程, 计算发动机的转速, 试验共 进行两发.发动机转速的理论计算: 由动量矩定理F l t =J o ω, F 为发动机的推力, J o 为发动机的转动惯 量, ω 为发动机旋转角速度, t为发动机工作时间. 测试结果及分析: 根据高速摄影记录发动机的工作过程, 无负载时, 转速达到1

9 0

0 0 r / m i n左右, 而 发动机转速理论计算值为1

6 2

7 0 r / m i n , 表明发动机动态工作推力比静态工作推力大, 发动机转速较高 时, 发动机的性能有明显的改变, 这是因为发动机喷管的质量流率受转速影响较大, 转速越高, 质量流率 减少越多, 并导致燃烧室内的压强升高越多, 进而发动机的推力也升高[ 5] .试验表明, 发动机在动态状 态下能可靠工作, 提供持续旋转动力, 工作性能满足径向二次抛撒的要求.