田鹏+张亮

摘要： 装药模数较高的情况下， 管型装药发动机圆管中段在固化降温后点火时， 由于应变集中而容易导致发动机爆炸。 为了保证较高的装填模数， 对发动机药柱局部环向开槽， 以缓解应变集中， 从而保证发动机的结构完整性。 借助有限元方法， 对环向开槽的重要结构参数进行研究， 探讨了开槽宽度、 开槽深度、 开槽角度等参数对结构完整性的影响， 提出环向开槽发动机装药结构完整性设计的主要依据。

关键词： 固体火箭发动机； 管型装药； 环向开槽； 有限元方法； 结构完整性

中图分类号： V435文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2016）04-0052-06

Abstract： In the condition of high charge module， when middle section of circular pipe section of tubestyle charge motor ignites after decreasing the temperature， it is easy to cause the motor to explode because of strain concentration. In order to ensure high charge module， local ring groove for motor is carried out to relieve strain concentration， which can ensure the structural integrity of motor. By finite element method， key structural parameters of ring groove are researched. The influences of groove width， groove depth and groove angle on structural integrity are analyzed， which can provide basis for the structural integrity design of ring groove motor charge.

Key words： solid rocket motor； tubestyle charge； ring groove； finite element method； structural integrity

0引言

固体火箭发动机设计除需要满足战术技术性能要求外， 还要满足结构完整性的要求。 发动机结构完整性分析的工作是要判断发动机在承受载荷以及所处环境条件下， 其结构完整性是否完好， 即发动机的应力、 应变是否满足强度准则、 断裂力学的有关准则以及界面断裂力学准则。 因此， 为了完成对药柱及其界面的结构完整性分析， 需要先进行药柱的结构应力、 应变分析， 研究在各种复杂载荷下的应力、 应变响应， 以此来判断发动机的结构完整性。

通常来说， 发动机药柱在承受压强载荷和温度载荷的情况下以应变计算为准， 以延伸率作为判据。 而当发动机药柱在承受过载载荷时， 则对计算的应力进行评估， 以强度作为判据， 其主要原因是药柱在压强和温度载荷下并非主要承载件。 由于发动机壳体的刚度远大于药柱， 是主要的承力部件， 药柱只需要其在变形情况下不产生裂纹或者脱粘即可， 因此以应变判定为准。……