固体火箭发动机壳体承载能力

2023-08-02 理论教育版权反馈

【摘要】：对于正常工作的发动机，壳体所承受的基本载荷是燃气压强载荷，温度载荷引起的热应力一般是不大的。

在运输、贮存、待发状态、点火启动瞬间以及工作过程中，壳体可能承受各种载荷的作用。这些载荷可以分为内部载荷、外部载荷和连接载荷三类。

1.内部载荷

与发动机工作直接有关的载荷称为内部载荷。这类载荷又分为准静态载荷和动态载荷两种。

准静态载荷主要有燃气压强、推力、惯性力和温度载荷等。其中，温度载荷，一方面使壳体产生热应力，另一方面使壳体温度升高，从而引起壳体材料机械强度的下降。动态载荷则包括点火冲击、压强突变和压强振荡等。

对于正常工作的发动机，壳体所承受的基本载荷是燃气压强载荷，温度载荷引起的热应力一般是不大的。因此，在壳体强度的初步计算中，往往只考虑燃气压强和温度对材料机械强度的影响。

2.外部载荷

壳体在运输、勤务处理、贮存和待发状态下，都可能承受各种动、静态载荷的作用。例如，运输过程中的振动载荷；勤务处理时的碰撞；贮存时和待发状态下承受的重力载荷；发射时风的静、动载荷；导弹机动飞行时的侧向加速度载荷；高速飞行时壳体受到的气动力加热；等等。

3.连接载荷

与壳体相连接的一些零部件对壳体作用的载荷称为连接载荷。例如，传递发动机推力的前裙、悬挂发动机的吊钩、推力矢量控制装置等对壳体的作用力。这些载荷与基本载荷联合作用，能使壳体的局部产生很高的应力和变形。

应该指出，上述各种载荷不一定同时出现。由于壳体材料多为无记忆（或弱记忆）性材料，故在估算壳体壁厚时，可以只考虑基本载荷的作用，把壳体视为受高压、高温作用的密闭容器来处理，其他载荷的影响则在安全系数中适当加以考虑。对于铸装式发动机，因其药柱有绝热作用，若壳体内部又有良好的热防护，则壁厚估算时可只考虑燃气压强的作用。对于自由装填式发动机，燃气与室壁直接接触，故还需考虑温度对材料机械强度的影响。为此，应对壳体进行受热计算，求出工作末期室壁的温度，并以该温度下材料的机械强度作为核算壳体强度的依据。

壳体壁厚的估算可分为筒体壁厚和封头壁厚的估算两部分，下面分别加以讨论。

固体火箭发动机壳体承载能力

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