[发明专利]重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法和装置

说明书

本发明提供一种重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法和装置，该火箭发动机推力室响应面构建方法包括获取火箭发动机推力室的随机变量参数；根据所述随机变量参数的分布范围，从所述推力室上抽样获取预设组数的试验样本点；对试验样本点进行预设算法运算，获得随机变量参数与推力室结构响应量的对应关系；根据随机变量参数与推力室结构响应量的对应关系，建立推力室的响应面模型；利用所述响应面模型以及蒙特卡洛抽样方法对所述推力室进行分析评估，获得所述推力室的结构可靠性分析结果。本发明的重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法，可以提高可靠性分析的置信度，通过构建推力室的响应面模型，缩短火箭发动机的研制周期以及降低研制成本。

技术领域

本发明涉及火箭领域，具体而言，涉及一种重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法、装置、计算机设备和可读存储介质。

背景技术

可重复使用运载器因其具有廉价、快速、机动、可靠等特点，已成为目前航天运输系统的重要发展方向，得到世界各国的广泛关注。而推力室作为火箭发动机的核心组件，其可靠性直接影响到火箭系统以及运载器的稳定工作。

现有的火箭推力室结构的可靠性分析，仍以发动机可靠性试验为主，通过对多台发动机进行点火热试车试验推力室进行可靠性评估，因此需要耗费大量的人力物力和财力，从而造成推力室可靠性评估准确度不高，效率较低，从而使可重复使用火箭发动机的研制周期较长，并且研制成本较高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法、装置、计算机设备和可读存储介质，以提高可靠性分析的置信度，使可靠性评估更加准确、高效，从而缩短可重复使用火箭发动机的研制周期以及降低研制成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法，包括：

获取火箭推力室的随机变量参数，所述随机变量参数包括推力室的原始载荷参数、结构尺寸参数、材料性能参数以及材料弹塑性模型参数；

根据所述随机变量参数的分布范围，从所述推力室上抽样获取预设组数的试验样本点；

对所述试验样本点进行预设算法运算，获得所述随机变量参数与推力室结构响应量的对应关系；

根据所述随机变量参数与推力室结构响应量的对应关系，建立所述推力室的响应面模型；

利用所述响应面模型以及蒙特卡洛抽样方法对所述推力室进行分析评估，获得所述推力室的结构可靠性分析结果。

优选地，所述的重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法中，所述对所述试验样本点进行预设算法运算，获得所述随机变量参数与推力室结构响应量的对应关系包括：

通过火箭发动机系统静态特性仿真、推力室热力学算法以及所述试验样本点，计算获得所述推力室的载荷参数的分布，所述载荷参数包括冷却剂流量、燃料与氧化剂流量、冷却剂入口压力、冷却剂入口温度、推力室各个截面燃气侧温度、压力以及气体运输参数中至少一种参数；

利用所述载荷参数的分布进行推力室流固热耦合分析运算，获得所述推力室的工作状态参数以及瞬态应力-应变响应；

利用所述工作状态参数以及所述瞬态应力-应变响应进行静强度失效分析运算以及循环损伤累积失效分析运算，获得所述推力室内壁面的剩余强度以及循环寿命。

优选地，所述的重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法中，所述利用所述载荷参数的分布进行推力室流固热耦合分析运算，获得所述推力室的工作状态参数以及瞬态应力-应变响应包括：

利用所述载荷参数的分布进行一维再生冷却流动传热运算，获得所述推力室的轴向的工作状态参数，所述工作状态参数包括内壁面温度、冷却剂温度以及冷却剂压力；