隔舱式脉冲发动机金属膜片破裂仿真研究

作者：邓康清; 郭翔; 余小波; 朱雯娟; 汤亮; 杨育文; 王鹍鹏; 王相宇; 向进; 李颖

来源：固体火箭技术, 2020, 43(02): 192-198.

• 脉冲固体火箭发动机
• 隔舱
• 金属膜片
• 仿真

为实现隔舱式脉冲发动机的多脉冲开启功能,设计了十字型、V字星型、米字型、圆弧星型、矩形星型和星圆复合型金属膜片式隔舱结构。根据平板脆性断裂模型的表面裂纹参数的计算公式,分析得到了金属膜片裂纹深度b与临界应力σc的关系及临界应力σc、临界尺寸ac与临界应力强度因子KIC的关系;通过三维有限元数值仿真的瞬态动力学分析,发现了六种金属膜片应力均集中在膜片中心及沟槽部位,膜片将首先从这些部位裂开;探索了一种预估金属膜片打开压强的方法,即通过模拟不同峰值压强下膜片的最大主应力,得到最大主应力-峰值压强曲线,则该曲线与临界断裂应力直线的交点对应的压强值,就是金属膜片的打开压强。由此得到了六种结构类型金属膜片的Ⅱ脉冲打开压强预估值,用该方法预估的膜片打开压强1.25 MPa与实际发动机打开压强1.4 MPa相近,表明该预测方法是可行的。

• 单位
  湖北航天化学技术研究所