固体火箭发动机结构PPT课件

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pm 5C 0peq 4 kC 0130 p 1160 p2 A b0 A b k 0 1 n
跳动系数
05.08.2020
由上式可知：在r=ri处， r 、 t最大， z 为常量
∴
t
re2 ri2 re2 ri2
pm
z
ri2 re2 ri2
pm
r pm
可见： t zr
下限为安全性界限
由经验选取
上限为强度储备界限
按薄壁筒： pb b
2 c0
n1
3
rav
c0 min 壳体初始壁厚
n：材料的应变强化指数 ，由下式计算：0.2
0.002E
n
b n
E：弹性模量
由实验得出的安全系数一般为：1.5~2.0
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（5）连接强度计算
表5-4 螺纹螺距选择范围
通常取 ce/2
用焊接：cmi nnm
n ——板材厚度的负公差值; m ——热处理中所损失的总厚度。
注意：退刀槽 产生应力集中
re De/2
ri
cδ1 Di/2
re
Δc
ri Δc
δc2
re De/2
δc3
ri
Di/2
燃烧室的壁厚与公差
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（4）燃烧室壳体强度校核
安全系数： 最破 大坏 实载 际荷 载PPm b荷 室壳 内体 最破 大坏 实压 际力 压力
ຫໍສະໝຸດ Baidu焊接结构
1
2
3
1——连接底；2——壳体；3——后封头
2）纤维缠绕结构：比强度高，加工复杂、成本高 用高强度纤维在芯模上缠绕而成 不能加工螺纹，用金属环作为连接件
1——金属连接环；2——垫块；3——金属端环；4，8——高硅氧模压封头 5——玻璃纤维布；6——隔热层；7——玻璃纤维；9——金属环；10——模压件
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5.1 燃烧室设计
燃烧室的用途： ➢平时贮存推进剂、 点火装置等； ➢工作时密封高温高压气体。
基本要求： ➢ 在刚度和强度足够时，应尽量减轻质量； 比强度高 ➢ 燃烧室与战斗部及喷管的连接要可靠，同轴性好； ➢ 连接部位密封性要好。
1
2
3
1——连接底；2——壳体；3——后封头
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0.7dPm
nt
n
0.7
dPm
t
锯齿形螺纹：h0.35t
b0.7t4 0.2
b
h
F n
π d1
螺纹展开图
MW Mn6d F1b2 h3 2d n2P 1d b m h 2
对中大口径火箭： d1d2d
剪切力：
F 1
n d1b2
dPm 4nb
M
3dPmh 2nb2
t
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三角形螺纹：h0.32t5b0.87t5
M
0.637dPm nt
0.286dPm
nt
用第三强度理论：3 M22
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尾翼式火箭弹燃烧室壳体壁厚计算 计算假设：
➢忽略外部大气压强 ➢忽略切向惯性力、摆动惯性力以及空气动力和力矩 ➢忽略燃烧室壳体两端轴向力的差异，认为两端拉力相等 ➢壳体为内壁受均布压力的密封容器
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尾翼式火箭弹燃烧室壳体壁厚计算
（a）按厚壁圆筒
应力分布：t
ri2pm re2 ri2
用第四强度理论：
41 t z2 z r2 r t2
2
4 3pm re2re2ri2 []
mi n reri ri
1 3pm
或
minreri re1
3pm
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若 re min则 (reri)/2re
由
4
3pm
re2 re2 ri2
得
minre ri
3pm re
2
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种类及特性
1）金属：（a）优质碳素钢 （b）合金结构钢 （c）高强度铝合金
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种类及特性
2）复合材料：各种异性材料 基本材料：玻璃纤维 碳纤维、硼纤维 粘接材料：环氧树脂
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（3）燃烧室壳体壁厚计算 主要任务
➢按强度要求确定燃烧室壁的厚度 ➢根据燃烧室壁厚作强度校核 燃烧室载荷分析 ➢燃气压力 ➢旋转时离心惯性力 ➢运输时振动冲击力 ➢弹道上运动的惯性力
弹径（mm） 螺距（mm）
< 100 1.5~2
100~200 2~3
螺纹受力： F
d22
4
pm
d 2 ：可用螺纹中径
将螺纹展开，按悬臂梁考虑，F均分布几圈上
受力：剪切、弯矩
＞200 3~4
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M
M W
M(Fh)/n h d2 d1
2
db 2 W
——牙根抗弯截面系数
6
b ——牙根宽度
1
re2 r2
r
ri2pm re2 ri2
1
re2 r2
σx
σr
σt
σt
ri
σr
re
z
ri2 p m re2 ri2
燃烧室壳体应力分布图
ri ——燃烧室壳体内半径;
r ——燃烧室壳体径向距离;
re ——燃烧室壳体外半径; pm ——燃烧室计算压强, 其值 pm Kppm50C K p =1.1～1.2
σx
σr
σt
σt
ri
σr
re
燃烧室壳体应力分布图
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（b）按薄壁筒
t
rav
min
pm
r pm
m in2/p 3 m r epm /22.3 2 p m repm
z
rav
2 min
pm
t z r
忽略 r
m in2/p 3 m r i pm /22.3 2 p m ripm
固体火箭发动机简图（浇注）
1—顶盖；2—点火装置；3—燃烧室壳体；4—药柱； 5—底盖；6—喷管；7—石墨衬套；8—堵盖。
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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s/ns
412 t2z2tz
n s =1～1.15 ，安全系数
=0.9～1，焊缝修正系数
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燃烧室图纸尺寸
(D e图 D i图 )/2cmin
可能不满足强度要求
cmi n1 2D eD ic
min——强度计算的最小壁厚；
De ——外径的下偏差值； Di ——内径的上偏差值； c ——内外圆心最大偏心距，
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3）卡环连接：同轴性好，装配方便 ，承压性能差，装配工艺性差。 中小口径发动机用的较少。
卡环连接结构图
4）不可拆卸连接：焊接 工艺简单，密封性好，质量轻，工艺要求高。 铆接 过盈连接
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（2）燃烧室壳体材料选择
基本要求：
➢比强度高； ➢韧性好：不发生脆性破坏，冲击韧性和断裂韧性； ➢加工工艺性好：延伸率、焊接性、热处理性能等； ➢来源广，价格好。