大型整流罩分离动力学简化建模及仿真分析①

2012-09-26范学领万小朋

固体火箭技术 2012年5期

李哲，范学领，孙秦，万小朋

(西北工业大学航空学院，西安 710072)

0 引言

整流罩在发射任务中主要起到保护有效载荷不受气动力、气动加热及声振动等影响的作用。罩体的结构形式、连接关系及其变形对实现整流罩功能以及到达指定地点后和箭体安全分离有着决定性作用［1－4］。大型整流罩分离时，2个半壳在平动同时，将发生呼吸运动、弯曲运动和扭转运动［5－6］。这是由分离力、整流罩旋转导致的惯性力、火箭纵向和横向加速度等因素引起的典型多体动力学运动过程。同时，整流罩大型尺寸及轻而软的结构特点使得分离过程中的弹性变形不可忽略，抛罩过程是由可变形体及刚体组成的系统在大范围空间运动时的动力学行为，属于柔性多体动力学问题［7－8］。因此，进行大型整流罩分离动力学分析既要考虑结构的弹性变形，又要计入结构的空间大范围相对运动，以及弹性运动和刚体运动的耦合。

虑及大型整流罩体结构构造的复杂性及计算效率和软硬件条件限制，对抛罩动力学过程进行合理的有限元简化建模具有工程意义。本文首先研究了大型整流罩分离动力学分析相关的有限元简化建模技术，针对不同部件特点进行了多种方案设计，并验证了各方案的动力学品质特性，校验了模型简化的合理性。在合理的模型简化基础上，进一步分析了大型整流罩分离动力学行为。