范 婕, 王悦凝

(中国空空导弹研究院, 河南洛阳 471009)

0 引言

固体火箭发动机[1-3]主要由点火装置、推进剂、燃烧室和喷管组成,结构紧凑、质量比高。喷管与燃烧室壳体之间的机械接口[4-7]必须满足连接可靠、密封性能好、易于加工及装配等条件。为降低结构质量,目前普遍采用形式简单、易于装配、密封性好的O型橡胶圈密封结构[8-10]。

文中根据喷管与燃烧室壳体之间机械接口要求,设计了3种常规的连接结构,应用有限元软件,建立了3种连接结构计算模型,进行静力强度仿真分析,根据计算结果,从工作安全性和密封性能两个方面,分析讨论了3种连接方式的优劣。

1 结构设计

文中计算采用的3种喷管收敛段与燃烧室壳体尾部的连接结构为:1)喷管与燃烧室壳体通过螺钉周向固定;2)喷管与燃烧室壳体通过螺钉轴向固定;3)喷管与燃烧室通过螺纹连接。3种连接方式的密封结构均为O型橡胶圈径向密封。

文中计算模型中各个零件的材料均为弹塑性模型。

2 静力强度仿真模型

2.1 几何模型

文中计算所施加的载荷为模拟水压试验的均布内压,对喷管收敛段后端面设置与喷管材料一致的堵盖,以保证压力加载情况与试验条件一致。为避免壳体端面约束对连接结构强度产生影响,根据圣维南原理,保留壳体直筒段100 mm长度。3种有限元计算模型见表1、图1。

表1 3种计算模型

2.2 边界条件及载荷

载荷:设计内压10 MPa。

边界条件:模型A、B,建立圆柱坐标系,在剖面施加周向位移约束,壳体端面施加轴向位移约束;模型C为轴对称模型,仅在壳体端面施加轴向位移约束。……