本發(fā)明屬于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，以下簡稱“固體發(fā)動(dòng)機(jī)”，是采用固體推進(jìn)劑的火箭動(dòng)力裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠度高、使用方便、加速性好以及應(yīng)急響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，是先進(jìn)戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)武器系統(tǒng)動(dòng)力裝置的首選。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)因使用任務(wù)需求不同，需要其能夠產(chǎn)生預(yù)期的隨時(shí)間變化的推力。固體發(fā)動(dòng)機(jī)推力-時(shí)間曲線受到裝藥結(jié)構(gòu)的影響，裝藥結(jié)構(gòu)確定的情況下，被點(diǎn)燃后只能按照規(guī)律產(chǎn)生特定的推力-時(shí)間曲線。為實(shí)現(xiàn)總體要求的推力，需要對(duì)裝藥進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2、二維裝藥是在沿發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室軸線上的各個(gè)橫截面上，其通道內(nèi)型是完全一致的一種裝藥結(jié)構(gòu)，該類別裝藥中典型的藥型有星形、車輪形等，見圖1、圖2。一般情況下裝藥外表面是不可燃的，內(nèi)表面、端面是可燃的。裝藥燃燒在不發(fā)生侵蝕燃燒的情況下，遵循平行層推移的規(guī)律，即燃燒表面沿著其法線向有裝藥的一側(cè)推移。因此裝藥結(jié)構(gòu)一旦確定，其燃面的推移規(guī)律也是確定的。發(fā)動(dòng)機(jī)推力與燃燒室壓強(qiáng)相關(guān)，燃燒室壓強(qiáng)主要受到燃燒面積的影響，因而發(fā)動(dòng)機(jī)推力隨時(shí)間的變化規(guī)律受到藥型的影響。

3、當(dāng)前裝藥設(shè)計(jì)方法為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取合適類別的藥型，并確定其結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)該裝藥進(jìn)行內(nèi)彈道計(jì)算，即計(jì)算燃燒室壓強(qiáng)、發(fā)動(dòng)機(jī)推力等，后與總體要求的推力-時(shí)間曲線進(jìn)行對(duì)比，若不滿足要求則進(jìn)行迭代，修改裝藥結(jié)構(gòu)參數(shù)，或更換藥型，直至滿足要求。該方法可稱為“正向設(shè)計(jì)”，需要設(shè)計(jì)者首先確定藥型與結(jié)構(gòu)參數(shù)，再得到推力-時(shí)間曲線，再與需求指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。這個(gè)過程需要設(shè)計(jì)者具有大量經(jīng)驗(yàn)，得到的結(jié)果通常與目標(biāo)相比有較大偏差，若要減小偏差則需要大量迭代，是費(fèi)時(shí)的。

4、因此，亟需提出一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法，減小對(duì)設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)的依賴，并縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法，采用“逆向設(shè)計(jì)”的思想，即解析需求的推力-時(shí)間曲線，轉(zhuǎn)化為裝藥設(shè)計(jì)專業(yè)需要的燃面-肉厚曲線，繼而通過確定幾何結(jié)構(gòu)與計(jì)算公式，推導(dǎo)出裝藥結(jié)構(gòu)。該方法減少了迭代次數(shù)以及對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

3、截取二維裝藥各內(nèi)孔通道的橫截面，獲取所述橫截面上的燃燒曲線和消去曲線；

4、獲取燃燒周長與燃燒肉厚之間的函數(shù)關(guān)系；

5、選取所述燃燒曲線上的任意一點(diǎn)，將所述燃燒曲線上的任意一點(diǎn)沿法向推移至所述消去曲線，獲得與所述消去曲線的交點(diǎn)；

6、獲取所述燃燒曲線上的任意一點(diǎn)與所述交點(diǎn)之間的函數(shù)關(guān)系；

7、基于所述燃燒周長與燃燒肉厚之間的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)所述燃燒曲線上的任意一點(diǎn)與所述交點(diǎn)之間的函數(shù)關(guān)系和所述消去曲線的傾斜角，獲得所述燃燒曲線末端點(diǎn)的傾斜角及坐標(biāo)；

8、基于所述燃燒曲線上的任意一點(diǎn)與所述交點(diǎn)之間的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)所述交點(diǎn)的坐標(biāo)，獲得所述燃燒曲線上的任意一點(diǎn)的傾斜角及坐標(biāo)；

9、輸出所有的燃燒曲線點(diǎn)，通過擬合處理獲得所述燃燒曲線的方程；

10、基于所述燃燒曲線的方程，開展發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥設(shè)計(jì)。

11、可選地，獲取所述橫截面上的燃燒曲線和消去曲線之前還包括：在所述橫截面上建立坐標(biāo)系。

12、可選地，所述消去曲線為裝藥結(jié)構(gòu)的對(duì)稱軸，或者為裝藥結(jié)構(gòu)的阻燃壁面。

13、可選地，所述燃燒周長與燃燒肉厚之間的函數(shù)關(guān)系如下：

14、

15、其中，sb為燃燒周長，u為燃燒肉厚，為燃燒曲線上任一點(diǎn)的切線傾斜角，為燃燒曲線末端點(diǎn)的傾斜角，為消去曲線上的交點(diǎn)的傾斜角。

16、可選地，所述燃燒曲線上的任意一點(diǎn)與所述交點(diǎn)之間的函數(shù)關(guān)系如下：

17、

18、其中，g(x)為消去曲線方程，f(x)為燃燒曲線方程，xd為消去曲線上的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)。

19、可選地，輸出所有的燃燒曲線點(diǎn)之前還包括：當(dāng)燃燒肉厚為零時(shí)，獲取所述消去曲線的起始點(diǎn)坐標(biāo)，將所述消去曲線的起始點(diǎn)坐標(biāo)和所述燃燒曲線末端點(diǎn)的坐標(biāo)與燃燒邊界條件進(jìn)行對(duì)比；當(dāng)不滿足所述燃燒邊界條件時(shí)，基于所述燃燒周長與燃燒肉厚之間的函數(shù)關(guān)系繼續(xù)對(duì)燃燒曲線點(diǎn)進(jìn)行迭代，直至滿足所述燃燒邊界條件，輸出所有的燃燒曲線點(diǎn)。

20、可選地，基于所述燃燒曲線的方程，開展發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥設(shè)計(jì)的過程包括：基于所述燃燒曲線的方程，獲取所述燃燒曲線的燃燒周長，基于所述燃燒周長與裝藥長度的乘積，獲得燃燒面積；基于所述燃燒周長與燃燒肉厚之間的函數(shù)關(guān)系，獲取燃燒面積與燃燒肉厚之間的函數(shù)關(guān)系；基于所述燃燒面積與燃燒肉厚之間的函數(shù)關(guān)系，獲取推力-時(shí)間曲線和壓強(qiáng)-時(shí)間曲線，基于所述推力-時(shí)間曲線和壓強(qiáng)-時(shí)間曲線，開展發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥設(shè)計(jì)。

21、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器；所述存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)程序；所述處理器，用于執(zhí)行所述程序，實(shí)現(xiàn)固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法的各個(gè)步驟。

22、本發(fā)明還提供一種可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法的各個(gè)步驟。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

24、本發(fā)明提出的固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法無需選擇藥型與結(jié)構(gòu)參數(shù)，避免無經(jīng)驗(yàn)的人員有大量的反復(fù)，減少了對(duì)藥型的經(jīng)驗(yàn)的依賴。

25、本發(fā)明在解析需求之后，能夠通過計(jì)算公式得到符合要求的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠很好的契合需求，減少了迭代次數(shù)，節(jié)約了計(jì)算時(shí)間。

技術(shù)特征：

1.一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：存儲(chǔ)器和處理器；所述存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)程序；所述處理器，用于執(zhí)行所述程序，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法的各個(gè)步驟。

9.一種可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法的各個(gè)步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：獲取燃燒周長與燃燒肉厚之間的函數(shù)關(guān)系；獲取燃燒曲線上的任意一點(diǎn)與交點(diǎn)之間的函數(shù)關(guān)系；基于燃燒周長與燃燒肉厚之間的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)燃燒曲線上的任意一點(diǎn)與交點(diǎn)之間的函數(shù)關(guān)系和消去曲線的傾斜角，獲得燃燒曲線末端點(diǎn)的傾斜角及坐標(biāo)；基于燃燒曲線上的任意一點(diǎn)與交點(diǎn)之間的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)交點(diǎn)的坐標(biāo)，獲得燃燒曲線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的傾斜角及坐標(biāo)；輸出所有的燃燒曲線點(diǎn)，通過擬合處理獲得燃燒曲線的方程，開展發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥設(shè)計(jì)。本發(fā)明提出的固體發(fā)動(dòng)機(jī)二維裝藥逆向設(shè)計(jì)方法無需選擇藥型與結(jié)構(gòu)參數(shù)，避免無經(jīng)驗(yàn)的人員有大量的反復(fù)，減少了對(duì)藥型的經(jīng)驗(yàn)的依賴。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣雨晴,陳偉,梁國柱,俞劍鵬,楊正
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京奔熠科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23