Влияние жизненного цикла заряда твердого топлива на движение неуправляемого реактивного снаряда

• Автор: Андреев, Александр Иванович
• Шифр специальности: 01.02.04, 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 185 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Конструкции и особенности применения зарядов твердого топлива

I.1 Назначение и конструктивные схемы НРС РДТТ

1.2. Конструкции зарядов твердого топлива

1.3. Конфигурации зарядов ТТ,

1.4. Основные свойства твердых топлив

1.5 Основные этапы эксплуатации и особенности нагружения ЗТТ

1.6. Основные эребования к математическим моделям ЗТТ

Выводы.
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЗАРЯДА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА НЕУПРАВЛЯЕМОГО РЕАКТИВНОГО СНАРЯДА ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ХРАНЕНИИ, ТРАНСПОРТИРОВКЕ И В ПРОЦЕССЕ ГОРЕНИЯ
2.1 Конституционные соотношения.
2.2 Математическая модель ЗТТ НРС при длительном хранении
2.3. Математическая модель динамического поведения ЗТТ НРС при больших деформациях
2.4. Применение модального разложения к стохастическим нагрузкам на этапе транспор ировки
2.5. МКЭ в реализации модального разложения
2.6 Математическая модель ЗТТ НРС в процесс горения
Выводы
3. МЕТОДИКА ДИСРЕТИЗАЦИИ ЗАРЯДОВ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА С КАНАЛАМИ НЕТРИВИАЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ
3.1 Отображение двух и трехмерных областей
1 3.1.1 Дискретизация одноканального и щелевого зарядов ТТ
3.1.2 Дискретизация заряд ТТ с каналом звездообразной формы.
3.1.3 Дискретизация заряд ТТ с каналом Мальтийский крест
3.2 Применение сплайнов в методе отображений
3.3 Триангуляция ЗТТ на этапе горения
Выводы.
4. ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗАРЯДОВ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА НЕУПРАВЛЯЕМОГО РАКЕТНОГО СНАРЯДА ПРИ ХРАНЕНИИ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ
4.1 Постановка задачи о хранении ЗТТ РДТТ НРС и тестирование КЭметодики
4.2 Деформации при хранении ЗТТ НРС с круговым каналом
4.3. Влияние жесткости обечайки на деформированное состояние ЗТТ НРС с круговым каналом при хранении
4.4. Деформированное состояние зарядов ТТ НРС с нетривиальной геометрией канала при хранении
4.5.Деформирование ЗТТ НРС при транспортировке
Выводы.
5. ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЗАРЯДА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА НА ДВИЖЕНИЕ НЕУПРАВЛЯЕМОГО РАКЕТНОГО СНАРЯДА НА АКТИВНОМ УЧАСТКЕ ТРАЕКТОРИИ
5.1 Основные предположения о горении заряда ТТ
5.2 Деформирование ЗТТ на активном участке траектории
5.2.1 Деформирование цилиндрического одноканального заряда ТТ
5.2.2 Деформирование заряда ТТ с каналом в форме шестилучевой звезды
5.3 Анализ состояний ЗТТ НРС в полете
5.4 Влияние массового эксцентриситета на внешнебаллистические характеристики НРС
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Эта модель используется при анализе этапов транспортировки и выгорания ЗТТ. Дано обобщение линейного варианта модального разложения на случай стохастических внешних воздействий. Приведен дискретный вариант перечисленных моделей, удобный для применения метода конечных элементов. В третьей разделе формулируется эффективная методика конечноэлементной триангуляции ЗТТ с каналами нетривиальной геометрии. Ее основой является метод отображений в аналитической и дискретной формулировке. Приведены расчетные формулы для распространенных типов каналов - круговой цилиндр, «звезда», «мальтийский крест», а также для щелевого заряда. Разработана методика триангуляции области с подвижными границами для анализа НДС выгорающего заряда. Показано, что методика обеспечивает относительно малые затраты машинного времени. В четвертой главе реализована математическая модель этапов жизненного цикла ЗТТ и решены конкретные задачи, причем все задачи касаются тел, которые могут имитировать заряды РДТТ. Рассматриваются задачи деформирования зарядов ТТ в условиях длительного хранения, приведены задачи динамического нагружения (транспортировка ). Получены зависимости интегральных оценок искажения формы ЗТТ - смещения центра масс (эксцентриситета ЗТТ) и параметра Победоносцева - для различных форм ЗТТ, условий эксплуатации и температуры. В пятом разделе полученные результаты применялись для определения зависимостей положения центра масс ЗТТ различной формы от времени на активном участке траектории. Начальная геометрия заряда определялась в гл. Триангуляция выгорающего заряда по методике гл. Полученные зависимости использовались для анализа движения проворачивающегося НРС с технологическим эксцентриситетом на активном участке траектории. ЗТТ и технологического эксцентриситета на законы изменения во времени поперечных составляющих линейной и угловой скорости. В заключении сделано обобщение полученных результатов и приведены некоторые рекомендации для дальнейшего использования в практических расчетах зарядов ТТ. В данном разделе рассматриваются конструкции РДТТ, основные типы используемых в них ЗТТ и условия их эксплуатации. РИС. Ракеты с РДТТ находят широкое применение и в мирных целях, например в метеорологии для зондирования атмосферы, борьбе с градом, в аэродинамических исследованиях натурных и модельных образцов летательных аппаратов. Имеются такие области применения, где РДТТ является единственно возможным средством, способным выполнить поставленную задачу, например, для создания большой тяги в короткие промежутки времени (стартовые ускорители); в качестве двигательной установки (ДУ) в различных системах аварийного спасения (С Л О); для обеспечения мягкой посадки спускаемых объектов. По назначению все ракетные двигатели на ТТ можно разделить на три группы, которые в свою очередь подразделяются по принадлежности (рис. Маршевые двигатели являются основными силовыми установками летательных аппаратов. Они участвуют в разгоне аппарата до заданной скорости на большей части активного участка траектории и поддерживают полученную скорость на активном участке траектории. В зависимости от количества ступеней на ракете можно установить один или несколько маршевых двигателей. Отличительной особенностью маршевого двигателя является большая продолжительность его работы. Вспомогательные двигатели представляют вторую группу РДТТ, наиболее многочисленную и разнообразную. Они применяются в качестве ускорителей тормозных и управляющих двигателей, а также двигателей стабилизации, коррекции и др. Время работы этих двигателей зависит от их назначения. В ускорителях тормозных и спасательных двигателей оно невелико и составляет от нескольких долей до единиц секунд. В управляющих двигателях и газогенераторах время работы сопоставимо с временем полета ракеты. Ракетные двигатели третьей группы используются в качестве силовых установок полигонного типа или для экспериментального и технологического оборудования. С помощью этих двигателей может разгоняться за короткое время тележка для аэродинамических испытаний моделей или натурных объектов.