基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法及系统与流程

本发明涉及一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法及系统，属于固体发动机动态设计。

背景技术：

1、固体发动机为一次性使用产品，内弹道性能只有发动机工作时才能获得。为提前获得发动机的内弹道性能，目前均采用性能预示的方法。全尺寸发动机内弹道预示利用装药过程随机携带的标准发动机燃速、实测喉径、该型发动机以往喉衬的平均烧蚀率、试车反算平均燃面等参数进行计算。当前发动机喉衬烧蚀率相对比较稳定，全尺寸发动机燃速波动是引起发动机性能预示偏差的主要因素，发动机燃速波动±0.1mm/s，在其烧蚀率、密度、燃面规律等他参数保持不变的情况下，平均推力偏差将会达到2％左右，因此精确表征和预示发动机燃速可大幅提高发动机预示精度，进而提高导弹性能。

2、目前常基于推进剂厚度和燃烧时间来定义燃速，称为肉厚/时间方法，但现实情况下，药柱肉厚存在工艺波动，燃烧时间因为存在燃烧拖尾现象也难以准确获得。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统肉厚/时间方法存在工艺波动，难以准确获得燃烧时间参数的问题，提出了一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法及系统。

2、本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

3、一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法，包括：

4、采集发动机试车数据，获取内弹道流程的所有特征点数据；

5、计算传统燃速值并将燃速折算至指定压强下；

6、计算各发动机燃烧时间及工作时间的压强积分值；

7、计算动态燃速表征修正值并折算至指定压强下；

8、将指定压强下的传统燃速值、动态燃速表征修正值绘制成图。

9、所述传统燃速值r计算方法为：

10、

11、式中，tb为压强下降段拐点处切线角平分线与压强曲线的交点对应的时间点te，固体推进剂在te已燃尽，wavg为药柱的平均肉厚；传统燃速值r计算过程中未考虑内弹道拖尾段的影响。

12、所述内弹道流程包括压强上升段、固定压强段、压强下降段，压强上升段包括两个拐点，压强下降段包括两个拐点，于内弹道流程中确定时间特征点如下：

13、特征点a为压强曲线上升段第一个拐点处的角平分线与压强曲线交点对应的时间点；

14、特征点b为固定压强段或固定压强百分比对应的时间点；

15、特征点c为压强上升段初始斜率转折点对应的时间点；

16、特征点d为压强曲线上升段第二个拐点处的角平分线与压强曲线交点对应的时间点；

17、特征点e为压强曲线下降段第一个拐点处的角平分线与压强曲线交点对应的时间点；

18、特征点f为压强下降段拐点处切线交点对应的时间点；

19、特征点g为固定压强或固定压强百分比对应的时间点；

20、特征点h为压强降低为零的时间点。

21、所述各发动机燃烧时间及工作时间的压强积分值具体为：

22、

23、其中，pc为对应时间压强值，ta为发动机工作时间。

24、根据内弹道拖尾段的影响，修正实际燃烧时间，具体为：

25、

26、根据考虑拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法获取动态燃速表征修正值，具体为：

27、

28、式中，r′为修正之后动态燃速值。

29、获取燃速值图后，判断燃速均值变化情况及波动性，并记录燃速标准差、燃速极差变化情况，完成燃速表征。

30、一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征系统，包括数据采集模块、燃速计算模块、图像绘制模块，其中：

31、数据采集模块根据发动机数量，采集所有发动机试车数据，获取内弹道流程的所有特征点数据；燃速计算模块计算传统燃速值并将燃速折算至指定压强下，同时计算各发动机燃烧时间及工作时间的压强积分值，以及动态燃速表征修正值并折算至指定压强下；图像绘制模块将指定压强下的传统燃速值、动态燃速表征修正值绘制成图。

32、数据采集模块中，采集的内弹道流程中确定时间特征点具体为：

33、内弹道流程包括压强上升段、固定压强段、压强下降段，压强上升段包括两个拐点，压强下降段包括两个拐点，特征点a为压强曲线上升段第一个拐点处的角平分线与压强曲线交点对应的时间点；

34、特征点b为固定压强段或固定压强百分比对应的时间点；

35、特征点c为压强上升段初始斜率转折点对应的时间点；

36、特征点d为压强曲线上升段第二个拐点处的角平分线与压强曲线交点对应的时间点；

37、特征点e为压强曲线下降段第一个拐点处的角平分线与压强曲线交点对应的时间点；

38、特征点f为压强下降段拐点处切线交点对应的时间点；

39、特征点g为固定压强或固定压强百分比对应的时间点；

40、特征点h为压强降低为零的时间点。

41、所述燃速计算模块中，传统燃速值r计算方法为：

42、

43、式中，tb为压强下降段拐点处切线角平分线与压强曲线的交点对应的时间点te，固体推进剂在te已燃尽，wavg为药柱的平均肉厚；传统燃速值r计算过程中未考虑内弹道拖尾段的影响；

44、根据内弹道拖尾段的影响，修正实际燃烧时间，具体为：

45、

46、根据考虑拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法获取动态燃速表征修正值，具体为：

47、

48、式中，r′为修正之后动态燃速值。。

49、所述图像绘制模块中，获取燃速值图后，判断燃速均值变化情况及波动性，并记录燃速标准差、燃速极差变化情况，完成燃速表征。

50、本发明与现有技术相比的优点在于：

51、本发明提供的一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法及系统，考虑内弹道拖尾段对固体推进剂动态燃速的影响，使表征的动态燃速更接近于固体推进剂的实际燃速，通过包括数据采集模块、燃速计算模块、图像绘制模块的表征系统，经过实际工程应用数据积累，提出动态燃速表征方法以大幅降低固体发动机燃速的波动性，提高了燃速表征精度。

技术特征：

1.一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法，其特征在于：

7.一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征系统，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征系统，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征系统，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征系统，其特征在于：

技术总结
一种基于内弹道拖尾段的固体推进剂动态燃速表征方法及系统，考虑内弹道拖尾段对固体推进剂动态燃速的影响，使表征的动态燃速更接近于固体推进剂的实际燃速，通过包括数据采集模块、燃速计算模块、图像绘制模块的表征系统，经过实际工程应用数据积累，提出动态燃速表征方法以大幅降低固体发动机燃速的波动性，提高了燃速表征精度。

技术研发人员：史旭,张镇国,刘凯,杨瑄,王丹,杜聪,李飞皓,胡雨蒙,杨喜军
受保护的技术使用者：西安航天动力技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13