孙 林，阎海生，鲍福廷

(1.西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室，西安 710072；2.淮海工业集团有限公司，长治 046012)



基于统计学的旋转火箭发动机喷管热结构分析

孙 林1，阎海生2，鲍福廷1

(1.西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室，西安 710072；2.淮海工业集团有限公司，长治 046012)

以某型号固体火箭发动机喷管为研究对象，基于统计学聚类分析方法，研究了该型号喷管内流场、温度场及应力场对旋转的响应。采用流动-传热-热结构的顺序耦合方法，得到了各转速条件下的稳态流场及瞬态温度场、应力场情况。将流场、温度场、应力场原始数据标准化并构造关系矩阵，再通过聚类分析，将结果分别划分为类间差异明显的5类。由于喷管结构与旋转的耦合作用，流场与温度场及应力场聚类分析结果均存在差异。温度场与应力场聚类分析结果一致，说明旋转产生的离心力对喷管应力情况影响不大，热应力仍是该型喷管应力的主要来源。分别研究各类别中任意工况的应力情况，可得到不同战术指标下喷管热应力特征，提高了该型号喷管设计水平。该分析方法得到了统一的变化规律，可有效降低实验成本。另外，对于具有旋转特征的发动机喷管工作过程中的故障诊断、失效行为等的预示有指导意义。

统计学；聚类分析；旋转；固体火箭发动机喷管；流场仿真；热结构耦合

0 引言

导弹的旋转有利于保证其飞行轨道的稳定性，但旋转产生的离心力及哥氏加速度影响了固体火箭发动机的内流场[1-4]、装药燃速[5-6]及导弹发射过程中装药的结构完整性[7-8]。……