CN103644045A - 一种固体火箭发动机装药药柱结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固体火箭发动机装药药柱结构，属于固体火箭发动机技术领域。本发明在设计限制边界一定的条件下，能够使槽底结构处于等应力应变状态，避免槽底结构出现局部应力集中，在保证装药结构完整性前提下，可以有效减小开槽宽度，从而提高装药燃烧室的装填比，达到提高固体火箭发动机体积能量密度这一总体性能的目的。

Description

一种固体火箭发动机装药药柱结构
技术领域
本发明涉及固体火箭发动机技术领域，具体涉及一种固体火箭发动机装药药柱结构。
背景技术
固体火箭发动机是武器装备大量应用的动力装置，药柱的结构设计固体火箭发动机的关键技术之一。在固体火箭发动机几十年的工程应用过程中，积累了大量的相关设计技术。
管槽药型是长细比较大、燃面变化规律要求较平稳的固体火箭发动机常用的药柱结构，其通过优化槽的个数、管槽过渡斜槽结构尺寸等结构参数实现预期的燃面随肉厚的变化规律。
上述药型结构在大量固体火箭发动机上得到应用，但是由于受到装药结构完整性分析技术手段的限制，该药型在工程上得以应用的较长时间内，工程实践中都是对开槽的深度、宽度、过渡斜槽的角度等结构参数进行一轮经验设计，再根据产品的试制和试验结果对这些结构设计参数进行调整。但在工程实际中，开槽底部结构基本都采用半圆底(图1)，这两种开槽底部结构都存在应力应变分布不均匀问题，造成局部应力应变过大，为保证应力应变集中部位局部装药结构完整，采取加大开槽尺寸的措施，从而降低了装填分数。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种固体火箭发动机装药药柱结构，以提高装药燃烧室的装填比，达到提高固体火箭发动机体积能量密度这一目的。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种固体火箭发动机装药药柱结构，包括相互连接的装药药柱内管以及开槽，所述开槽的槽底的纵截面为轴对称结构，所述轴对称结构的左半部分包括依次连接的：半径为R1的第一圆弧、半径为R2的第二圆弧，以及长度为L／2的直线，其中，R1不等于R2，且所述第一圆弧与第二圆弧相切，L取0.1K～0.15K，R1取0.15K～0.2K，R2取0.7K～0.8K，K为所述开槽的宽度。
优选地，所述槽底的深度为K／2，槽底剩余肉厚越大，R1取较大值，R2取较小值；槽底剩余肉厚越小，R1取较小值，R2取较大值。
优选地，所述装药药柱内管和开槽通过过渡斜槽连接。
(三)有益效果
本发明在设计限制边界一定的条件下，能够使槽底结构处于等应力应变状态，避免槽底结构出现局部应力集中，在保证装药结构完整性前提下，可以有效减小开槽宽度，从而提高装药燃烧室的装填比，达到提高固体火箭发动机体积能量密度这一总体性能的目的。
附图说明
图1为传统的固体火箭发动机用管槽药型的开槽底部结构；
图2为本发明的固体火箭发动机装药药柱截面图；
图3为图2的开槽的截面图；
图4为图3中的A部放大图。
其中。装药药柱内管-1；开槽-2；过渡斜槽-3。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图2所示，本发明提供了一种固体火箭发动机装药药柱结构，包括相互连接的装药药柱内管1以及开槽2，装药药柱内管1和开槽2通过过渡斜槽3连接，如图3、图4所示，所述开槽2的槽底的纵截面为轴对称结构，所述轴对称结构的左半部分包括依次连接的：半径为R1的第一圆弧、半径为R2的第二圆弧，以及长度为L／2的直线，其中，R1不等于R2，且所述第一圆弧与第二圆弧相切，L取0.1K～0.15K，R1取0.15K～0.2K，R2取0.7K～0.8K，K为所述开槽的宽度。
所述槽底的深度为K／2，槽底剩余肉厚越大，R1取较大值，R2取较小值；槽底剩余肉厚越小，R1取较小值，R2取较大值，这样可以保证两个圆弧相切。
本发明提出的图4所示的开槽底部结构方案，实现了管槽药柱开槽槽底的等应力应变分布，为减小开槽宽度提供了条件。其选择了随不同槽底肉厚条件下的结构参数L、R1和R2，并借助有限元工具进行验证。经验证证明，通过采用本发明提出的结构方案，能提高采用这一药型的固体火箭发动机装药燃烧室的装填比，达到提高固体火箭发动机体积能量密度这一总体性能的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种固体火箭发动机装药药柱结构，其特征在于，包括相互连接的装药药柱内管(1)以及开槽(2)，所述开槽(2)的槽底的纵截面为轴对称结构，所述轴对称结构的左半部分包括依次连接的：半径为R1的第一圆弧、半径为R2的第二圆弧，以及长度为L／2的直线，其中，R1不等于R2，且所述第一圆弧与第二圆弧相切，L取0.1K～0.15K，R1取0.15K～0.2K，R2取0.7K～0.8K，K为所述开槽的宽度。
2.如权利要求1所述的固体火箭发动机装药药柱结构，其特征在于，所述槽底的深度为K／2，槽底剩余肉厚越大，R1取较大值，R2取较小值；槽底剩余肉厚越小，R1取较小值，R2取较大值。
3.如权利要求1或2所述的固体火箭发动机装药药柱结构，其特征在于，所述装药药柱内管(1)和开槽(2)通过过渡斜槽(3)连接。
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