1、固體火箭發(fā)動機(jī)簡圖（澆注）1頂蓋；2點(diǎn)火裝置；3燃燒室殼體；4藥柱；5底蓋；6噴管；7石墨襯套；8堵蓋。 平時貯存推進(jìn)劑、 點(diǎn)火裝置等；工作時密封高溫高壓氣體。燃燒室的用途： 在剛度和強(qiáng)度足夠時，應(yīng)盡量減輕質(zhì)量； 燃燒室與戰(zhàn)斗部及噴管的連接要可靠，同軸性好； 連接部位密封性要好?；疽螅?.1 燃燒室設(shè)計1連接底；2殼體；3后封頭比強(qiáng)度高焊接結(jié)構(gòu)2）纖維纏繞結(jié)構(gòu)：比強(qiáng)度高，加工復(fù)雜、成本高 用高強(qiáng)度纖維在芯模上纏繞而成 不能加工螺紋，用金屬環(huán)作為連接件1連接底；2殼體；3后封頭1金屬連接環(huán)；2墊塊；3金屬端環(huán)；4，8高硅氧模壓封頭5玻璃纖維布；6隔熱層；7玻璃纖維；9金屬環(huán)；10模壓件3）卡

2、環(huán)連接：同軸性好，裝配方便 ，承壓性能差，裝配工藝性差。 中小口徑發(fā)動機(jī)用的較少。4）不可拆卸連接：焊接 工藝簡單，密封性好，質(zhì)量輕，工藝要求高。 鉚接 過盈連接卡環(huán)連接結(jié)構(gòu)圖（2）燃燒室殼體材料選擇 基本要求：比強(qiáng)度高；韌性好：不發(fā)生脆性破壞，沖擊韌性和斷裂韌性； 加工工藝性好：延伸率、焊接性、熱處理性能等；來源廣，價格好。種類及特性1）金屬：（a）優(yōu)質(zhì)碳素鋼 （b）合金結(jié)構(gòu)鋼 （c）高強(qiáng)度鋁合金種類及特性2）復(fù)合材料：各種異性材料 基本材料：玻璃纖維 碳纖維、硼纖維 粘接材料：環(huán)氧樹脂（3）燃燒室殼體壁厚計算 按強(qiáng)度要求確定燃燒室壁的厚度 根據(jù)燃燒室壁厚作強(qiáng)度校核主要任務(wù)燃?xì)鈮毫πD(zhuǎn)時離心

3、慣性力 運(yùn)輸時振動沖擊力 彈道上運(yùn)動的慣性力燃燒室載荷分析尾翼式火箭彈燃燒室殼體壁厚計算忽略外部大氣壓強(qiáng) 忽略切向慣性力、擺動慣性力以及空氣動力和力矩 忽略燃燒室殼體兩端軸向力的差異，認(rèn)為兩端拉力相等 殼體為內(nèi)壁受均布壓力的密封容器計算假設(shè)：尾翼式火箭彈燃燒室殼體壁厚計算（a）按厚壁圓筒應(yīng)力分布：燃燒室殼體內(nèi)半徑;燃燒室殼體徑向距離;燃燒室殼體外半徑;燃燒室計算壓強(qiáng), 其值=1.11.2 跳動系數(shù) 燃燒室殼體應(yīng)力分布圖 由上式可知：在r=ri處， 、 最大， 為常量用第四強(qiáng)度理論：或可見：若 則 由得燃燒室殼體應(yīng)力分布圖 （b）按薄壁筒忽略=11.15 ，安全系數(shù)=0.91，焊縫修正系數(shù) 燃燒

4、室圖紙尺寸可能不滿足強(qiáng)度要求強(qiáng)度計算的最小壁厚；外徑的下偏差值；內(nèi)徑的上偏差值；內(nèi)外圓心最大偏心距， 通常取用焊接：板材厚度的負(fù)公差值;熱處理中所損失的總厚度。注意：退刀槽 產(chǎn)生應(yīng)力集中燃燒室的壁厚與公差（4）燃燒室殼體強(qiáng)度校核 下限為安全性界限上限為強(qiáng)度儲備界限安全系數(shù)：按薄壁筒：由經(jīng)驗選取殼體初始壁厚n：材料的應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)，由下式計算：E：彈性模量由實驗得出的安全系數(shù)一般為：（5）連接強(qiáng)度計算 將螺紋展開，按懸臂梁考慮，F(xiàn)均分布幾圈上受力：剪切、彎矩螺紋受力：可用螺紋中徑表5-4 螺紋螺距選擇范圍彈徑（mm）12 曲面母線確定方法：1.特征線法：精確計算法當(dāng)dt、de、Le已知時，由計算氣

5、體動力學(xué)的特征線或多重網(wǎng)格法，可得到擴(kuò)張段內(nèi)的氣體流線，用最外邊的一條流線作為母線。優(yōu)點(diǎn)：效率高、氣動偏心小缺點(diǎn)：計算過程復(fù)雜，工作量大，型面加工困難（可用數(shù)控機(jī)床）2.雙圓弧法：擴(kuò)張段母線由兩個圓弧組成設(shè)計參數(shù)：小圓弧半徑R 出口擴(kuò)張半角 大圓弧半徑R0 大圓弧圓心坐標(biāo)要求： 小圓弧圓心在喉部斷面上，兩圓弧相切設(shè)計方法：1）給定dt, , 小圓弧半徑2）由 ， 從圖5-36上查擴(kuò)張段相對長度3）求4）求圓弧切點(diǎn)B上的氣流最大傾角5）求大圓弧圓心坐標(biāo)雙圓弧噴管型面6）求B點(diǎn)坐標(biāo)7）給定大圓弧段的 ，求對應(yīng)的雙圓弧優(yōu)點(diǎn)：加工精度高，省時3.拋物線法：擴(kuò)張段為圓弧+拋物線設(shè)計步驟：1）給定dt,

6、， ，（或 ） 2）由 （或 ）及 可查出 及3）取R1=1.5Rt 畫喉部上游圓弧 R2=0.4Rt 畫喉部下游圓弧 在下游圓弧上取M點(diǎn)使OO2M= 過M點(diǎn)作切線MB4）作出口出口點(diǎn)N，并作直線EN與x軸的夾角為e 找出MB與EN的交點(diǎn)Q5）將MQ與NQ分成等份數(shù)，并作包路線，包路線的切線則為拋物線用圖5-37的條件： R1=1.5Rt， R2=0.4Rt，k=1.23，k也可以為其他值， 亦可用數(shù)學(xué)方法確定。拋物線型面作圖法（3）減小氣動偏心（推力偏心）的噴管型面設(shè)計推力偏心是影響密集度的主要因素噴管氣流流動與噴管參數(shù)有關(guān)：一般 不與縱軸重合。理論與實驗表明Fe、Ma與k及噴管內(nèi)型面參數(shù)有

7、關(guān) 、 與 、 、 、 有關(guān)，可以找出使 的一組參數(shù)氣動偏心力矩示意圖擴(kuò)張段某截面半徑第一類貝賽爾函數(shù)常數(shù) 的一個根臨界音速根據(jù)A.G.Walters理論設(shè)計任務(wù)：內(nèi)壁受熱分析 選擇熱防護(hù)材料 確定防護(hù)層厚度（1）受熱分析：受高溫高速氣流作用高速對流傳熱系數(shù)：定壓比熱小 大， 大 大， 大，受熱嚴(yán)重5.2.2 噴管熱防護(hù)設(shè)計 （2）熱防護(hù)材料選擇目的：保持內(nèi)型面光整性，尺寸不變 減小熱損失，保證強(qiáng)度、剛度兩層：上層為耐燒蝕層 下層為絕熱層1.喉襯材料：耐熱、耐沖刷性能好高熔點(diǎn)金屬 ：鉬和鎢 制造：擠壓鍛造，粉末冶金。 壓延性差，易破碎 發(fā)汗材料：鎢滲銅和鎢滲銀 石墨材料：多晶石墨、熱解石墨 碳

8、碳復(fù)合材料：以碳纖維或石墨纖維做增強(qiáng)材料，沉積碳或石墨作基體 。 特點(diǎn)：耐燒蝕、絕熱性好，質(zhì)量輕，強(qiáng)度高 增強(qiáng)塑料：消融材料熱解石墨喉襯2.耐燒蝕層材料：防護(hù)收斂段和擴(kuò)張段增強(qiáng)塑料：石墨布酚醛、碳布酚醛、高硅氧布酚醛和石棉氈酚醛等。不同部位可采用不同材料他們導(dǎo)熱系數(shù)低，可兼作絕熱層 3.絕熱材料：隔絕熱量可以采用上述增強(qiáng)塑料 ，也可用石棉、二氧化硅充填的丁腈橡膠 （3）噴管熱防護(hù)層厚度計算由于沿噴管長度，燃?xì)獾膲簭?qiáng)、溫度和流速各處不同，熱防護(hù)層厚度也應(yīng)不同。厚度：燒蝕厚度：碳化層厚度：石墨布酚醛：A=0.9144 B=7.55X105 m =0.68高硅氧酚醛：A=0.7874 B=1.027

9、X106 m =0.68安全裕量厚度：防護(hù)材料的燒蝕速率由實驗測得或參考書上表q 氣流密度（W/m2）A、B、M常數(shù)，材料不同，它們也不同固定、支撐、擋藥和緩沖，主要用于自由裝填藥柱用途：前支撐件后支撐件，擋藥板5.3 裝藥支撐裝置設(shè)計有足夠的強(qiáng)度和剛度：能承受慣性力和離心力 通氣面積盡量大結(jié)構(gòu)軸對稱分布，減小氣動和質(zhì)量偏心有足夠的支持面，以防發(fā)射時藥柱被撞碎擋藥可靠，最大孔隙尺寸小于藥柱燃燒過程中的最小尺寸耐燒蝕和沖刷工藝性好5.3.1 支撐裝置設(shè)計要求 結(jié)構(gòu)形狀和尺寸取決于：1.前支撐 作用：使藥柱在軸向、徑向定位，允許藥柱熱脹冷縮。 特點(diǎn)：不承受慣性力，氣流速度小，燒蝕輕 結(jié)構(gòu)：剛性結(jié)構(gòu)

10、：由薄鋼板沖壓而成 彈性結(jié)構(gòu)：可沿軸向產(chǎn)生彈性變形 材料：彈簧、毛氈、橡皮等。5.3.2 支撐裝置結(jié)構(gòu)形式 藥柱形狀及根數(shù)、燃燒時間、燃燒室尺寸、通氣參量、擋藥板材剛性前支撐件彈性前支撐件2.擋藥板 作用：軸向、徑向固藥，軸向擋藥 特點(diǎn)：受藥柱的慣性力作用，受燃?xì)鉀_刷，一般為剛性 單根裝藥擋藥板：結(jié)構(gòu)簡單 多根裝藥擋藥板 渦輪式火箭彈擋藥板：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能承受離心慣性力，精密鑄造 3.固藥板 用于反坦克火箭，藥柱根數(shù)多，直徑小 在中間底上有小圓筒凸起，藥柱用膠與之相粘法。單根裝藥的擋藥板多根裝藥的擋藥板渦輪式火箭彈擋藥板裝藥量大、工作時間長的發(fā)動機(jī)選耐熱合金、玻璃鋼等 裝藥量小、工作時間長的發(fā)動

11、機(jī)選中低碳鋼 渦輪彈選鑄鋼或稀土球墨鑄鐵5.3.3 支撐裝置材料選擇 作用：產(chǎn)生足夠的氣體和熱量使固體推進(jìn)劑藥柱點(diǎn)燃構(gòu)成：發(fā)火管、點(diǎn)火藥、殼體要求：點(diǎn)火可靠 延期時間短，壓力峰小 安全性好，受雷電靜電感應(yīng)小，安全發(fā)火電流大 維護(hù)方便 體積小、質(zhì)量輕5.4 點(diǎn)火裝置設(shè)計主要類型：點(diǎn)火器 點(diǎn)火發(fā)動機(jī)選擇依據(jù)：發(fā)動機(jī)類型、大小，裝藥形狀 中小型：點(diǎn)火藥 大型： 點(diǎn)火發(fā)動機(jī)5.4.1類型選擇 1.點(diǎn)火器：用于中小型火箭發(fā)動機(jī)整體式點(diǎn)火器：發(fā)火管與點(diǎn)火藥一同封裝在藥盒中分裝式點(diǎn)火器：發(fā)火管與點(diǎn)火藥分裝組合式點(diǎn)火器：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全性好，中小型鑄裝發(fā)動機(jī)整體式點(diǎn)火器分裝式點(diǎn)火器2.點(diǎn)火發(fā)動機(jī)：用于大型火箭發(fā)

12、動機(jī)，長藥柱 特點(diǎn)：產(chǎn)生量大，工作時間長，火焰長度大， 能使整個藥柱在短時間內(nèi)全部點(diǎn)燃。 組成：點(diǎn)火器 藥柱 噴嘴 外殼1）前端噴射式點(diǎn)火發(fā)動機(jī)：裝在中間底上，出口氣流為亞音速2）后端噴射式點(diǎn)火發(fā)動機(jī)：裝在噴管擴(kuò)張段內(nèi)，工作時被噴出或留在發(fā)射架上作用：在外來能量作用下，產(chǎn)生點(diǎn)燃點(diǎn)火藥的氣體1）機(jī)械發(fā)火管：用機(jī)械能激發(fā)的發(fā)火管，撞擊的底火、針刺的火帽2）隔膜發(fā)火管：用通過隔膜的沖擊波能量來激發(fā) 特點(diǎn)：時間誤差小，密封性好3）電發(fā)火管：利用電能激發(fā)的發(fā)火管 （a）火花電發(fā)火管：要求高電壓（1000015000V）。 （b）有縫發(fā)火管： 導(dǎo)線兩端之間填有導(dǎo)電性、易發(fā)火藥劑。 （c）電橋電發(fā)火管：導(dǎo)線

13、兩端焊有鉑銥合金絲或銅鎳合金絲作電 橋 ，外包熱敏火藥。 又分： 低、中、高電阻發(fā)火管。5.4.2發(fā)火管的分類及構(gòu)造隔膜發(fā)火管電發(fā)火管（1）點(diǎn)火藥類型選擇熱敏度高，亦即它的點(diǎn)燃溫度低臨界點(diǎn)火壓強(qiáng)低 能量特性高，即燃燒溫度高燃燒產(chǎn)物應(yīng)有一定量的固體微粒有較高的燃燒速度 性能穩(wěn)定1.黑火藥 成分：硝酸鉀、木碳和硫磺，其比例是75：15：10 優(yōu)點(diǎn)：熱敏度高，容易點(diǎn)燃；比容高，感度低，價格低 缺點(diǎn)：能量低，容易受潮 用途：點(diǎn)燃雙基推進(jìn)劑 型號：1，2號大粒；1，2，3，4號小粒 5.4.3點(diǎn)火藥類型的選擇及點(diǎn)火藥量計算要求：2.煙火劑 成分： 氧化劑：過氯酸鉀、氯酸鉀、硝酸鉀、聚四氟乙烯等 燃燒劑：

14、鎂粉、鋁粉、硼粉和鋯粉 優(yōu)點(diǎn)：熱量高，固體微粒多 缺點(diǎn)：不易點(diǎn)燃，安全性差，價格高。 用途：點(diǎn)燃復(fù)合推進(jìn)劑 形狀：制成薄片、顆粒狀 一般先用黑火藥使其點(diǎn)燃 （2）點(diǎn)火藥量估算影響點(diǎn)火性能的因素較多，很難找出精確的藥量計算式，一般采用經(jīng)驗公式1.黑火藥點(diǎn)火藥量估算最大點(diǎn)火藥量（標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)）初始自由容積裝藥臨界點(diǎn)火壓強(qiáng)黑火藥藥力熱損失系數(shù)噴喉面積其他經(jīng)驗公式：初始然面積（cm2）：初始自由容積：初始然面積（dm2） ：燃燒室內(nèi)徑（dm）：藥柱長度 （dm） ：裝填密度（dm3）（g）（g）（g）半經(jīng)驗公式：2.煙火劑點(diǎn)火藥量估算點(diǎn)火壓強(qiáng)）初始自由容積燃?xì)庵泄腆w顆粒相對含量火藥力能量損失系數(shù)（g）2）（g）影響點(diǎn)火藥量的因素：（1）點(diǎn)火藥類型（2）初始燃面（3）初始自由容積（4）推進(jìn)劑類型（5）點(diǎn)火具位置（6）噴管密封情況（7）環(huán)境溫度1）用途：大燃面、長通道裝藥工作后無殘渣噴出裝填系數(shù)大，質(zhì)量輕 燃燒時間短1.要求：2.點(diǎn)火發(fā)動機(jī)用推進(jìn)劑及裝藥 推進(jìn)劑：可與主裝藥相同 特制推進(jìn)劑：用KClO4,燃速高 ，n大 工作時間：0.20.3s 裝藥類型：薄肉厚，大燃面裝藥。如車輪型、樹枝型3.推進(jìn)劑質(zhì)量估算：點(diǎn)火藥燃?xì)馓卣魉俣龋狐c(diǎn)火發(fā)動機(jī)噴嘴面積5.4.4點(diǎn)火發(fā)動機(jī)設(shè)計：主發(fā)動機(jī)喉部面積：點(diǎn)火流量系數(shù)，由實驗確定頭部