固体火箭发动机地面热试车尾焰处理装置的研制

摘要

固体火箭发动机地面热试车尾焰处理装置是处理火箭发动机尾焰的通用设备，应用于发动机热试车过程中推进剂药柱燃烧完毕后将整个发动机喷管及其内壳的火焰扑灭，尾焰的成功扑灭对研究绝热层的灼烧情况具有重要意义，而目前国内尾焰处理多采用人工堵头，具有较大的随机性和危险性，现急需设计新型尾焰处理装置。本论文结合实际的技术要求和技术指标，提出了尾焰处理装置的总体方案，对装置的核心部件转臂进行了有限元分析，并进行试验验证了装置安全性和可行性。
　　首先，确定了本尾焰处理装置的总体方案。研究国内外各种应用场景下的灭火装置，根据技术要求和技术指标，确定了装置的总体方案，总体方案包括供气系统和机械系统两大部分。供气系统采用气体汇流排设计，机械系统采用涡轮丝杠结合立柱滑台实现转臂升降，回转支承实现转臂转动。
　　其次，完成了供气系统和机械系统的详细设计。供气系统根据高压二氧化碳灭火系统设计规范，计算灭火剂的用量，管道的流量、通径、长度以及压力，喷嘴的压力，流量和喷射面积等。完成了机械系统的转臂，升降机构，回转驱动和安装底座设计和建模。
　　然后，使用有限元分析软件对转臂进行了静力分析，热分析和模态分析。通过静力学分析使转臂在逐步满足设计要求的同时实现转臂的减重，通过热分析得到在考虑热应力情况下转臂的最大形变和应力以验证转臂的安全性，通过模态分析得到转臂在各种情况下的固有频率和振型，为发动机尾焰处理试验提供一定参考。
　　最后，完成了装置的安装调试和试验。试验表明装置设计满足使用要求。

目录

声明

1 绪论

1.1课题概述

1.2国内外研究概况

1.3课题研究内容及技术路线

2 技术指标与总体方案

2.1技术指标

2.2总体方案

3 系统详细设计

3.1供气系统设计

3.2机械系统设计

4 转臂的有限元分析

4.1有限元法

4.2静力分析

4.3热分析

4.4模态分析

5 装置调试及试验

5.1安装调试

5.2试验

6 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献