大長徑比固體火箭發動機旋轉發射過程中裝藥結構完整性

邢耀國，鄧 斌，李高春，盧明章

（1.海軍航空工程學院飛行器工程系，山東煙臺264001；2.91049部隊，山東青島266001）

為有效攔截掠海飛行的反艦導彈，目前艦載末端防空導彈通常采用大長徑比旋轉發射的雙推力固體火箭發動機作為動力裝置，如美國的RAM 系列艦空導彈就采用了旋轉固體發動機[1]。該類發動機裝藥使用條件相當惡劣，一般要承受高壓燃氣載荷，軸向、徑向和周向加速度載荷[2-3]，以及環境載荷。在世界很多國家的導彈飛行試驗和靜止試驗中，多次發生因裝藥結構失效而引起的殼體燒穿或燃燒室爆炸事故[4-6]。因此，這類發動機裝藥的結構完整性研究正在引起推進技術領域的重視[7-8]。

本文以某防空導彈大長徑比雙推力固體火箭發動機裝藥為研究對象，全面分析了導彈旋轉發射出筒過程中承受的各種載荷，通過裝藥應力—應變場計算，提出了該發動機裝藥的最危險部位，并分析了燃燒室發生高壓爆炸的原因。

1 導彈發射出筒過程中裝藥受載分析

1.1 發動機和裝藥結構特點

圖1所示為某大長徑比旋轉發射的發動機及其裝藥的結構圖。裝藥采用自由裝填方式，通過凸臺結構實現裝藥與殼體的軸向固定。裝藥除尾端裸露外，其他部分由包覆套筒包覆，包覆套筒除完成限燃功能外，還實現了裝藥與殼體間的徑向支撐。為保證一級工作壓強的穩定，在包覆套筒的后半部分銑削了2 條槽，維持一級工作狀態燃面為常數。

圖1 某發動機及裝藥結構圖

1.2 裝藥的燃氣壓強載荷

由于該發動機長徑比比較大，故應采用一維內彈道模型來計算燃燒室的內流場[9]：