药柱支承件结构在固体火箭发动机设计中的应用

2023-08-02 理论教育版权反馈

【摘要】：在发动机工作时，挡药板经受高温高速气流的冲刷和烧蚀以及药柱惯性力和药柱两端压差的作用，故它的工作条件十分恶劣。·挡药板应具有足够大的支承面积，以保证药柱强度。挡药扳的结构取决于药柱的形状和根数、工作时间、挡药板的材料和制造方法等。图3.18、为单根管形装药的挡药板；图3.18、为多根管形装药的挡药板。

对于自由装填式发动机，必须有固定药柱用的支承装置。

1.后支承件（挡药板）

挡药板起着防止燃烧室内的药柱堵塞喷管的后支承作用。在发动机工作时，挡药板经受高温高速气流的冲刷和烧蚀以及药柱惯性力和药柱两端压差的作用，故它的工作条件十分恶劣。设计时要保证：

·挡药板应耐烧蚀，并有足够的强度和刚度。

·挡药板应有足够大的通气面积，以免影响燃气流动。通常它的通气面积为喷喉面积的3～5倍。

·挡药板的每个通气孔的尺寸应足够小，以免未燃尽的药块喷出。通常它的尺寸应小于将燃尽时的药柱尺寸。

·挡药板通气孔的分布应均匀而对称，以减少气流偏心。对于旋转火箭弹，还要求挡药板的质量对称。

·挡药板应具有足够大的支承面积，以保证药柱强度。

·挡药板的形状应使燃气畅通。在挡药板的表面上往往设计有特殊的凹槽或凸台，使药柱端面和内孔生成的燃气流动不受阻。且挡药板不应有尖棱，以减少流动阻力，并避免棱边熔化而冲刷喷管。

·挡药板应有良好的加工工艺性，等等。

挡药板常用散热好的低碳钢（如钢10、钢20）或耐烧蚀的酚醛树脂纤维增强塑料制成。对于形状复杂的金属挡药板，可采用精密铸造等工艺制造。为了提高金属挡药板的耐烧蚀性，也可在其表面上喷涂绝热涂层。

挡药扳的结构取决于药柱的形状和根数、工作时间、挡药板的材料和制造方法等。图3.18（a）、（b）为单根管形装药的挡药板；图3.18（c）、（d）为多根管形装药的挡药板。

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图3.18　挡药板结构

2.前支承件

由于推进剂药柱和金属壳体的热膨胀系数通常相差很大（例如前者约为后者的10倍），因此在低温下，药柱与壳体之间沿轴向会有较大的间隙，使得在运输和使用过程中引起药柱的轴向窜动和碰撞；但在高温下，又会使药柱承受很大的压缩应力，有时甚至会将药柱的端部压坏。为了避免上述情况，一般需采用有弹性结构的药柱前支承装置。常用的弹性支承件有弹簧（螺旋弹簧、板簧）和弹性垫（橡胶、泡沫塑料和海绵）等，如图3.19所示。

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图3.19　前支承件

上述前、后支承均属轴向支承。对于单根管形药柱，还应有径向支承，以免药柱在长期贮存时由于重力的作用而产生弯曲，使药柱偏向壳体的一例，引起全弹的质量偏心和推力偏心。通常，可在药柱外表面粘贴药块，或在壳体内表面粘贴松木条来起到径向支承的作用。

药柱支承件结构在固体火箭发动机设计中的应用

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