大长径比壳体芯模材料及设计研究

摘要

传统的复合材料火箭发动机壳体的长度与直径尺寸相当，由于尺寸制约，装药量受到限制，为保证飞行器达到预定的目标，发动机往往采用多级结构，势必造成消极重量的增加。随着大长径比技术在新型发动机结构设计中的采用，使得武器装备的性能得到大幅度的提高。然而，采用大长径比设计技术后，给壳体制造带来了极大的困难，其中，芯模的刚度和拆卸性是制约此项技术应用的关键。针对大长径比壳体研制中出现的新情况，开展了大长径比芯模技术研究。通过降低造型材料密度、提高造型材料强度、优化芯模结构等措施，使大长径比芯模重量得到有效的控制；通过采用可溶性树脂，解决了小开口、大长径比壳体拆模难题；通过采用芯模段间粘接技术，使芯模的整体刚性得以增强。经理论分析，确定了芯模刚度计算公式，通过与实际情况对比，使计算公式逐步完善。最终研制的芯模成型材料配方，强度可达21MPa，常温水中10min左右可完全溶散。研制的芯模结构，适合芯模成型，整体刚性较好，芯轴挠度与芯轴长度之比仅0.1‰。确定的芯模刚度计算公式可靠性较高、计算简便，理论计算数据与实测数据的相对偏差小于10％。采用该项技术已完成长径比为4.14：1，前、后接头开口分别为φ140mm、φ190mm的φ480大长径比壳体成型。目前，该项技术已分别推广应用于壳体长径比为3.56：1某型号大长径比圆筒形壳体及壳体长径比为(9.02～7.56)：1某型号大长径比圆锥形壳体成型中。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1选题的背景

1.2国内外研究现状

第二章研究方案及途径

2.1研究方案

2.2研究内容

2.3技术途径

2.4试验项目

第三章成型材料研究

3.1原砂筛选

3.2砂粒粘接剂确定

3.3配方性能研究

3.4芯模段间连接方式研究

3.5本章小结

第四章芯模结构设计

4.1芯模设计基本要求

4.2刚度评估模型分析

4.3刚度评估模型验证

4.4芯模结构设计

4.5芯模刚度分析

4.6芯模刚度评估模型完善

4.7本章小结

第五章芯模结构有限元分析

5.1程序介绍

5.2程序验证

5.3芯模结构件有关参数

5.4芯模分析

5.5分析结果讨论

5.6本章小结

第六章芯模应用情况

5.1ф480大长径比壳体芯模应用

5.2技术推广

第七章结论

致谢

参考文献

西北工业大学学位论文知识产权声明书及原创性声明