[发明专利]一种用于高过载固体火箭发动机及其药型设计方法

权利要求书

1.一种用于高过载固体火箭发动机，包括燃烧室壳体(1)、设置于燃烧室壳体(1)一端的封头(2)以及设置于燃烧室壳体另一端的喷管组件(3)，所述燃烧室壳体(1)内填充有药柱(11)、缓冲垫(12)，所述缓冲垫(12)开设有用于点火的通孔(14)，其特征在于：所述通孔(14)的孔径大于喷管组件(3)连通药柱(11)的孔的孔径，且所述药柱(11)靠近喷管组件(3)的一侧内凹形成有曲面(111)。

2.根据权利要求1所述的一种用于高过载固体火箭发动机，其特征在于：所述曲面(111)为球面。

3.根据权利要求2所述的一种用于高过载固体火箭发动机，其特征在于：为球面的所述曲面(111)的球心位于燃烧室壳体(1)的轴心线上。

4.一种用于高过载固体火箭发动机的药型设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、根据药柱成分确定点火压强P_c；

2)、根据点火压强P_c确定点燃面面积A_b，点燃面为球面；

3)、选取初始弧面参数R、H，并保证R、H乘积满足与点燃面面积A_b之间的计算公式，其计算公式为：RH＝A_b/2π；式中，R为球面的半径，H为球面的高度；

4)、建立药柱过载仿真的二维轴对称模型，并对模型进行仿真计算，获取药柱的应力及变形值；

5)、调整球面参数R、H，并重复步骤3)、4)，得出不同弧度下药柱的受力情况统计表，并选取球面最优参数。

5.根据权利要求4所述的一种用于高过载固体火箭发动机的药型设计方法，其特征在于：步骤2)中点燃面面积A_b的计算公式为：

A_b＝A_tP_c^(1-n)/(ρc*α)，(n≠1)；

式中，P_c为点火压强，ρ为药柱密度，c^*为特征速度，α为燃速系数，A_t为发动机喉部面积，n为药柱的压强指数，A_b为点火燃面面积；ρ、c^*、α以及n均为药柱特性。

6.根据权利要求4所述的一种用于高过载固体火箭发动机的药型设计方法，其特征在于：

步骤4)中二维轴对称模型的建立方式为在ANSYS中建立；并在进行仿真计算之前，在ANSYS中设置零件材料，完成网格划分，然后施加边界条件，即对模型整体施加相应的过载加速度，缓冲垫为轴向固定约束，燃烧室壳体为径向固定约束。

7.根据权利要求4所述的一种用于高过载固体火箭发动机的药型设计方法，其特征在于：根据步骤5)的结果绘制应力、应变以及变形曲线图。