滚动球窝喷管运动性能分析.pdf

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1、固体火箭技术第37卷第3期JournalofSolidRocketTechnology滚动球窝喷管运动性能分析①刘文芝，任毅斌，刘仲民，庞明思，赵永忠(1．内蒙古工业大学机械学院，呼和浩特010051；2．中国航天科工集团公司六院四十一所，呼和浩特010010)摘要：某固体火箭发动机滚动球窝喷管运动过程中，其接头内部和阴球、阳球及支撑体在滚动体的接触碰撞作用下，运动及受力、变形状态复杂，无法试验测量，是系统结构设计和功能发挥的关键问题。为解决系统运动性能，模拟热试车试验，采用单方程湍流模型计算喷管内流场，得到系统推力；建立系统刚柔耦合多体动力学模型，计算分析系统及接头内部主要构

2、件的运动规律、接触应力及变形。在预研阶段，以检验系统结构设计和运动性能的合理性，同时为机械类固体火箭发动机推力向量控制系统的研制提供更实用和可行的理论分析方法。关键词：滚动球窝喷管；接头；计算流体动力学；刚柔耦合多体系统动力学；运动性能中图分类号：V435．23文献标识码：A文章编号：1006-2793(2014)03-0352-03DOI：10．7673／j．issn．1006—2793．2014．03．013KinematiccharacteristicsanalysisofrollingballjointsocketnozzleLIUWen．zhi，RenYi—bin，L

3、IUZhong．min，PANGMing．si，ZHAOYong—zhong(1．MechanicalCollegeofInnerMongoliaUniversityofTechnology，Hohhot010051，China；2．The41thInstituteoftheSixthAcademyofCASIC，Hohhot010010，China)Abstract：Themotionforce，complexitydeformationandimmeasurabilityofthemechanismarekeyproblemsinthesystemde—signandper

4、formancerequirement，whentheball，concavesphere，convexsphereandsupposingbodyareundertherollingbodycon-tactimpacting，intherollingballjointsocketnozzleofacertainsolidpropellantrocketmotor．Inordertosolvethedynamicperform—a／iceproblemsofthesystem，Spalart—Allmarasturbulencemodelwasusedinthecalculat

5、ionofnozzleflowfieldtosimulatetheigni—tiontestandobtainthesystemthrust．Coupledrigidandflexiblemulti—bodydynamicsmodelwasestablished．Characteristicsofmo—tiononthesystemparts，contactstressanddeformationwerecomputedandanalyzed．Analysisresultsverifyrationalityofsystemde—signandkinematiccharacter

6、isticsinthepro—researchstate．Apracticalandfeasiblewayfordesignofsolidpropellantrocketmotorthrustvectorcontrolsystemwasprovided．Keywords：rollingballjointsocketnozzle；joint；computationalfluiddynamics；coupledrigidandflexiblemulti—bodydynam—iCS：kinematiccharacteristic0引言提出采用单方程湍流模型，通过计算喷管内流场，得到固

7、体火箭发动机滚动球窝喷管由接头、活动体、固热试车状态系统推力；用刚柔耦合多体系统动力学方定体及作动器等组成。接头既是活动体与固定体间的法，计算系统及支撑体的的运动规律、阴球阳球与滚动联接件，又是载荷支承件J，由大尺寸球面(≥300体间的接触应力及变形；以实现对系统结构设计和运mm)的阴球、阳球及滚动体、支撑体等组成。系统运动动性能的评估，同时为机械类固体火箭发动机推力向中，接头内部和阴球、阳球球面在滚动体作用下产生弹量控制系统研制提供更实用和可行的方法。塑性接触变形；支撑体对滚动体的运动起限