基于热发射技术的垂直发射装置燃气排导系统分析

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1、基于热发射技术的垂直发射装置燃气排导系统分析任克亮熊言义中国船舶重工集团公司第713研究所摘要：为了研究正常发射及意外点火状态下燃气排导系统的受力情况，优化燃气排导系统，提高发射装置的使用寿命，建立垂直发射装置燃气排导系统流体仿真模型，通过发射试验，获取压力室与排气道力学参数，得出三种不同耐烧蚀材料的烧蚀情况，将仿真数据与试验数据对比，得出压力室底部所受压强最大，压力室周围次之，排气道最小。对耐烧蚀材料的优化提供参考，新型发射装置的工程设计提供依据及参考价值。关键词：彳然气排导系统;耐烧蚀材料;正常发射;意外点火;作者简介：任克亮（19

2、85—），河南郑州人，工程师，研究方向:舰载导弹发射装置技术。STUDYONVERTICALLAUNCHERJETEXHAUSTSYSTEMBASEDONHEATTECHNOLOGYRENKeliangXiongYanyi713RESEARCHINSTITUTEOFCHINASHIPBUILDINGINDUSTRYCORPORATION;Abstract：Thefluidsimulationmodelofverticallaunchercombustiongasexhaustsystemwasbuiltforthepressureofc

3、ombustiongasexhaustsystemandtheimprovementoflifewhenthemissileislaunchedinnormallaunchingandunexpectedignition.Theparametersofplenumchamberandexhaustchimncyweregotwhonthelaunchedexperimentsisdone.InwhichtheresuItsofthreedifferentablativematerialswereobtained.Comparedtoth

4、etesteddatasbetweendynamicsimulationandexperiment,thebiggestpressurewasproducedatthebottomofplenumchamber,thecircumambieneewassecond,theexhaustchimneywasthird.Theoptimalproposalwasgivenamongablativcmaterial.Itcouldprovideengineeringdcsignreferencesforthenewtypeoflauncher

5、combustion.Keyword：combustiongasexhaust;ablativematerial;normallaunching;unexpectedignition;0引言燃气排导系统是垂直发射装置的重要组成部分，将导弹产生的高温高压燃气流排入大气。同类型号的发射装置燃气排导性能已有研究，其计算结果定性的描述了燃气排导系统的各项力学性能[1][2],未结合实际试验值对燃气排导系统力学性能进行对比，工程应用上不能进一步对燃气排导系进行优化。为改善燃气排导系统的环境适应性和工程经济性，本文以某型舰载发射装置为基础，研究了导

6、弹在正常发射和意外点火情况下发射装置燃气排导系统的性能。对其建立流体仿真模型，结合试验数据，对其性能进行分析。1组成与功能燃气排导系统由压力室和排气道组成，两者本体均为金属基体，金属基体上敷设有耐烧蚀材料，可以承受高温、高压燃气流的冲刷和烧蚀。压力室与排气道为型腔结构，两者相通，导弹发射时，产牛的高温高压燃气流冲刷压力室，经导流后由排气道排入大气。完成燃气排导过程。2仿真模型2.1结构描述为详细描述燃气排导系统之间的关系导弹与发射装置及发射箱分布如图1示:正常发射情况下，排气盖打开，导弹在发射箱内点火，产生的燃气流向压力室,经排气道将燃

7、气排出；意外点火情况下，排气盖未打开，燃气流经压力室进入排气道，将排气盖涨破排出。2.2模型假设a）发射箱简化为规则空间，导弹作为规则几何体，忽略其它部分对燃气流影响；b）燃气流为性质一、均匀混合气体，各成分不发生化学反应且与空气无化学反应；c）燃气流比热比恒定，物理粘性系数符合Sutherland定律。控制方程主要由非定常守恒型N-S方程组和k-£湍流方程组成。N-S方程统一为：在直角坐标系下，三个方向的控制方程离散为:2.3边界条件及初始条件a）入口总温为气体的定压燃烧温度，总压为发动机内燃烧室内的压强；b）取无穷远处大气环境状态作

8、为燃气流出口状态，出口压强为环境压强，其它所有区域为壁面边界条件，初始压强、温度、速度为周围环境条件；c）流体与固体相互作用的边界满足经典边界层函数，壁面边界条件为绝热条件。2.4仿真计算结果仿真儿何模型见