摘要：大型低温球罐夹层管道在压力载荷、温度载荷及绝热层位移约束的作用下,局部出现应力集中,极易造成管道结构疲劳破坏。采用数值模拟方法分析了进液、储液、排液工况下绝热层对管道应力及变形的影响。绝热层增大了管道刚度,削弱了膨胀节补偿能力,限制了管道变形,导致管道吸收冷收缩作用力和力矩的能力下降,因此进液、储液、排液3种工况下管道有绝热层模型中的应力极值比无绝热层模型相同位置分别增大160.78%、57.84%、26.26%。经应力评定,一次加二次应力均远大于一次局部薄膜应力,说明二次应力是引起结构失效的主要原因。管道直管段与弯头连接区域等效应力变化梯度极大,等效应力随着与弯头位置的距离增大而呈现迅速衰减趋势,故弯头容易成为结构高应力区。进液工况下管道应力最大,是此类低温设备最不利的工况。需通过合理的结构设计提高管道变形补偿能力,降低管道应力。

摘要：为了研究双脉冲发动机燃烧室内复杂热环境下三元乙丙(EPDM)绝热层的烧蚀性能,开展了工作时间为15s和两次点火工作时间为7.5s+7.5s的发动机实验。采用SEM电镜扫描、微米CT测试分析获得了烧蚀试件的表面宏观形貌、炭化层表面和断面微观形貌以及炭化层三维构型;利用测厚仪测量结果计算了试件的烧蚀率。结果表明,在总工作时间相等的情况下,双脉冲发动机中EPDM绝热层的烧蚀率比传统发动机大。与传统发动机中单次热冲击下烧蚀后试件相比,双脉冲发动机二次热冲击下烧蚀后试件的炭化层厚度减小约50%,总体孔隙率增大约13%;烧蚀表面致密层的致密程度也有所减小。双脉冲发动机工作时,EPDM绝热层的烧蚀性能在二次热冲击下发生较大变化,需在燃烧室内绝热层的设计过程中予以重视。

摘要：为探索含能增塑剂2,2-二硝基丙醇缩甲醛/2,2-二硝基丙醇缩乙醛(BDNPF/A)迁移对丁腈橡胶基体绝热层性能的影响,采用浸渍法模拟BDNPF/A在丁腈橡胶基体绝热层内的迁移,获得了与自然条件下贮存12 a试验件内同配方绝热层BDNPF/A迁移含量基本一致的模拟试验件,并开展了热分解性能、抗烧蚀性能以及300℃恒温预处理后力学性能等测试。结果表明,浸渍30 d后,模拟试验件内BDNPF/A的重量占比达26.01%;与自然贮存12 a试验件绝热层内BDNPF/A含量相近;BDNPF/A迁移至丁腈橡胶基体绝热层后,导致丁腈橡胶基体绝热层提前分解,热防护作用下降,耐烧蚀性能明显降低且300℃恒温处理后绝热层抗拉强度降低98%以上,基本失去力学性能;同时,采用三元乙丙橡胶基体绝热层作为对比,在相同条件下开展BDNPF/A迁移实验,结果显示,BDNPF/A在三元乙丙橡胶基体绝热层内不发生迁移;分析认为,由于BDNPF/A和丁腈橡胶基体绝热层都属于极性材料,两者互溶导致迁移的产生,BDNPF/A分解产生大量的热和酸性气体,导致丁腈橡胶基体绝热层性能下降;在固体发动机设计时,应考虑增塑剂与绝热层的极性,选择不同极性的增塑剂与绝热层或在推进剂与绝热层之间增加极性不同的衬层阻挡,阻止迁移现象的发生。

摘要：本文介绍了国内外固体火箭发动机绝热层缠绕成型技术的研究现状,提出了绝热层缠绕成型工艺方案和设备方案,重点研究了绝热层缠绕成型关键技术。根据绝热层缠绕成型压力控制要求和特点,提出了绝热层缠绕压力控制方法;分析了绝热层缠绕成型胶带跑偏原因,提出了缠绕胶带纠偏方法;设计了一种椭圆凹面压辊,保证胶带边缘粘接质量,避免胶带边缘产生翘边;利用圆柱面压辊与最小型号芯模半径参数,提出了一种绝热层缠绕通用胶带宽度计算方法;分析了绝热层缠绕成型胶带速度及张力控制要求和特点,提出了缠绕胶带速度和张力控制方法。开发、建立绝热层缠绕成型工艺仿真演示示范线,为绝热层缠绕成型设备研制提供支撑。

摘要：针对固体火箭发动机高浓度颗粒流冲刷下的粒子侵蚀绝热层问题,运用Standard k-ε湍流模型和颗粒轨道模型对某型地面模拟过载试验发动机进行三维两相流数值模拟,分析两相流场特性,基于Oka粒子侵蚀模型计算某型EPDM绝热层的粒子侵蚀率,并与7次地面模拟过载试验发动机粒子侵蚀试验结果进行对比。数值结果表明,该粒子侵蚀模型可靠且精度有保证,能够正确预示绝热层粒子侵蚀特性;计算与试验所得的侵蚀率分布范围基本相同,计算所得最大侵蚀率偏大,最小相对误差4.69%,平均相对误差约13.89%;但侵蚀分布特征与试验结果不完全一致,分析认为粒径分布数据与真实值的偏差是侵蚀分布特征存在差异的主要原因。研究结果可用于工程中EPDM绝热层高浓度颗粒冲刷下的粒子侵蚀分析,能够为固体火箭发动机绝热层设计及热防护可靠性研究提供参考。

摘要：固体发动机是航空航天和国防领域中的重要动力装置,提高其生产效率对我国航空航天和国防事业的发展有重要意义。针对现有固体发动机绝热层打磨方式及专用设备存在的问题,采用移动机器人和端面铣削技术相结合的打磨方式,研制了一种新型打磨机器人系统。首先介绍了打磨机器人系统结构组成、工作原理及流程,然后基于倾角传感器、激光传感器和机器视觉等多源信息融合技术,分析了螺旋打磨轨迹智能控制策略和控制参数设定过程,最后设计了盘式铣刀柔顺打磨装置,并对打磨效果进行了评定。结合光学轮廓仪测量数据,充分验证了新型打磨机器人的可行性强,打磨精度高,打磨质量均匀。

摘要：为了评估固冲发动机硅基绝热层的烧蚀性能,对硅基绝热层的烧蚀形成机制进行了分析并建立了数值模型。硅基绝热层烧蚀由气动冲蚀,化学烧蚀,颗粒剥蚀三个部分构成。数值结果表明,硅基绝热层失效的主要原因是气动冲蚀,化学烧蚀与颗粒剥蚀影响较小。理论计算同试验获得的烧蚀形态基本吻合,冲压发动机严重烧蚀部位在进气道两侧的下游区域。从结构设计上看,冲压发动机防隔热设计的重点应是降低冲压发动机气流冲蚀影响。

摘要：针对壳体椭圆度较大且内壁采用喷砂处理的某型大口径固体火箭发动机壳体/绝热层界面粘接质量检测问题,采用水浸式脉冲回波超声检测方法作为检测手段,设计了具有两自由度支撑结构的粘接质量自动检测系统。通过对试件进行螺旋C扫描,获得了发动机粘接质量图像。基于对检测图像噪声的分析,采用中值滤波法提高了扫描图的信噪比。对有制作人工缺陷的发动机自动检测的结果表明,系统较为准确地计算出人工缺陷的位置及面积,其检测分辨率达到了Ф3mm。

摘要：根据固体火箭发动机绝热层自动纠偏控制系统要求,设计了基于模糊PID控制的自动纠偏系统。分析了绝热层缠绕胶带跑偏原因,提出了一种绝热层缠绕成型纠偏方法。纠偏系统采用工业相机实时获取胶带边缘图像,通过图像处理算法分析、计算胶带边缘实际位置,并将获取的实际位置与当前缠绕角对应的基准位置比较得到胶带偏差量,根据纠偏控制算法将偏差量转化为相应控制量控制执行机构进行纠偏。纠偏控制采用模糊PID实现控制参数的自适应调节,通过Simulink对模糊PID控制与常规PID控制进行仿真对比,仿真结果显示,模糊PID控制相较于传统PID控制超调量降低了11.5%,具有更好的动态响应。所设计的自动纠偏控制系统应用到绝热层缠绕成型,自动化程度高,可实现连续动态纠偏。

摘要：聚氨酯泡沫绝热层被广泛应用在建筑、家电、汽车和航天等领域,绝热层制备工艺对环境有着重要的影响,因此评价绝热层制备工艺的环境影响有着十分重要的意义。本文采用生命周期评价(Life cycle assessment,LCA)中的ReCiPe方法对绝热层制备工艺的环境影响进行了评价。结果表明,绝热层制备工艺对海洋生态毒性的环境影响最大,其次是人类毒性、淡水生态毒性、淡水富营养化和化石耗竭;油漆、电能、聚氨酯组合剂以及聚脲组合剂是对环境影响贡献较大的清单物质,且环境影响结果对油漆和电能的变化最为敏感;喷漆过程、聚氨酯喷涂过程和聚脲喷涂过程环境影响显著,占比超过了总环境影响的70%。降低绝热层制备工艺环境影响的关键因素有:在设计阶段考虑聚氨酯废料的回收,避免聚氨酯和聚脲材料的浪费,选用较为清洁的粉末型漆料,或者提高电能利用率、提高清洁能源的比例。