某种便携式导弹级间活塞式分离装置性能研究

摘要

便携式导弹级间活塞式分离装置是一种结构简单、性能可靠的级间分离装置，本文利用Simulink仿真软件和显式动力学分析软件LS-DYNA对该装置工作过程进行了数值仿真分析研究，并通过发射发动机试验进行了验证，主要工作内容如下：
　　第一，建立了发射发动机内弹道以及活塞缸压力数学模型，并利用 Simulink仿真软件建立了发射发动机燃烧室压力、活塞缸压力仿真模型，得出了气孔流量时间曲线以及活塞缸压力时间曲线。研究结果表明：在发射发动机工作阶段，活塞缸压力逐渐上升，在t=31.2ms时达到平衡压力。活塞缸充气阶段，气孔流动经历了非临界流动流量急剧增大、临界流动流量不变、非临界流动流量逐渐减小三个阶段。活塞缸泄气阶段，气孔流动经历了非临界流动流量急剧增大、非临界流动流量逐渐减小两个阶段。
　　第二，分析了活塞缸容积和气孔直径对活塞缸充气特性的影响规律。研究结果表明：在发射发动机其它参数不变的情况下，充气时间与活塞缸容积成正比，活塞缸容积存在临界值，活塞缸容积越接近临界值，活塞式分离装置的气动分离特性就越好；充气时间随着气孔直径的减小而增大，气孔直径存在临界值，气孔直径越接近临界值，活塞式分离装置的气动分离特性越好。
　　第三，通过建立剪切力仿真模型，得出剪切力时间曲线。利用LS-DYNA软件对剪切销钉的动态过程建立仿真模型，通过仿真分析得到了剪切销钉的时间。研究表明：在发射发动机拖尾段，剪切力急剧上升到最大值，可以确保连接销钉的可靠剪切。
　　第四，建立了活塞式分离装置分离运动仿真模型，并通过产品发动机和试验发动机试验进行了验证。研究结果表明：仿真计算与试验结果高度一致，数值仿真计算具有可行性。环境温度对级间分离特性有着较大的影响，环境温度越高级间分离的时间越短。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景

1.2 课题研究的意义

1.3 典型分离装置及其研究现状

1.4 级间活塞式分离装置研究现状

1.5 主要研究内容

第2章 活塞缸压力数学模型

2.1 活塞式分离装置结构原理

2.2 发射发动机内弹道模型

2.3 活塞缸压力数学模型

2.4 本章小结

第3章 活塞缸压力仿真分析

3.1 Simulink软件分析

3.2 模型使用模块分析

3.3 发动机内弹道仿真模型

3.4 活塞缸压力仿真模型

3.5 仿真结果分析

3.6 本章小结

第4章 级间分离装置充气特性研究

4.1 主要影响因素分析

4.2 建立仿真模型

4.3 活塞缸容积对活塞缸压力、充气时间的影响

4.4 气孔直径对活塞缸压力、充气时间的影响

4.5 本章小结

第5章 连接销钉剪切仿真

5.1 LS-DYNA分析

5.2 建立剪切力仿真模型与仿真分析

5.3 建立模型及求解

5.4 仿真结果与分析

5.5 本章小结

第6章 活塞分离运动仿真与试验验证

6.1 活塞分离运动数学模型

6.2 分离运动仿真模型与仿真结果分析

6.3 试验验证与分析

6.4 本章小结

结论

本文研究总结

本分主要创新点

后期工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢