喉栓式变推力固体发动机原理试验研究

摘要

喉栓式变推力发动机可实现固体火箭发动机的推力调节，提高能量利用效率，从多方面提升导弹武器的作战效能，因此具有强烈的军事需求。本文以喉栓变推力发动机的技术发展为需求背景，开展了喉栓变推力发动机的原理试验研究。对喉栓变推力发动机的工作原理进行了理论分析，建立了喉栓变推力发动机的内弹道预示方法；设计了喉栓变推力发动机试验系统，开展了原理试验研究；通过理论分析和试验研究，揭示了喉栓变推力发动机的工作原理，分析了主要因素的影响规律，为变推力发动机的深入研究提供了理论和试验依据。本文研究内容及主要成果如下： (1)从理论上分析了喉栓变推力发动机推力调节特性的主要影响因素，揭示了推进剂压力指数和喷管喉部面积变化对推力调节特性的影响规律，给出了压力调节比和推力调节比之间的转变关系。 (2)建立了喉栓变推力发动机的内弹道预示方法，开展了喉栓变推力发动机的内弹道预示，与试验的对比表明该方法基本能反映出推力调节过程的主要物理特征。 (3)研制了非同轴式喉栓变推力发动机试验系统，开展了喉栓变推力发动机的原理试验。试验系统设计中较好地解决了喉栓结构、动密封、驱动装置和推力测量等关键问题。对调节比、自由容积和调节方向的影响进行了研究；对试验中出现的喉栓结构破坏的问题，通过改进喉栓结构设计，更换材料最终获得了满意的效果；对推力调节响应特性进行了研究，通过理论分析和验证试验找出了导致调节缓慢的主要原因；还进行高燃温的探索试验。 (4)设计了同轴式喉栓变推力试验发动机并进行了初步试验，试验验证了同轴式变推力发动机结构设计的合理性。

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论文说明：图表目录

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第一章绪论

1.1研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

第二章喉栓式变推力发动机理论分析

2.1喉栓变推力发动机性能的影响因素

2.1.1燃速压力指数n的变化分析

2.1.2喉面变化影响

2.2变推力发动机内弹道预示

2.2.1零维内弹道方法

2.2.2数值求解

第三章非同轴式喉栓变推力发动机试验系统设计

3.1喉栓变推力发动机试验测试系统设计

3.2喉栓发动机设计

3.2.1总体设计

3.2.2装药设计

3.2.3推进剂参数

3.2.4壳体设计

3.2.5喷管

3.2.6喉栓与喉栓杆

3.3驱动系统设计

3.3.1气缸

3.3.2连接设计

3.4测试系统

3.5时序控制

第四章喉栓变推力发动机试验研究

4.1调试

4.1.1试验一

4.1.2试验二

4.1.3小结

4.2喉栓结构完整性试验研究

4.2.1试验一

4.2.2试验二

4.2.3试验三

4.2.4原因分析

4.2.5进一步试验

4.2.6阶段小结

4.3升压影响因素分析

4.4升特性研究

4.4.1试验一

4.4.2试验二

4.4.3试验三

4.5阶段小结

4.6反向调节试验

4.7不同调节比和多级调节试验

4.7.1试验状态

4.7.2试验结果

4.7.3试验分析

4.7.4结论

4.8高温推进剂试验探索

4.9本章小结

第五章同轴式喉栓变推力发动机设计与试验

5.1同轴喉栓发动机设计

5.2试验

5.3小结

第六章结束语

6.1本文的主要结论

6.2本文的主要成果

6.3对进一步研究的建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢