冲破式方形多瓣易碎盖的结构设计与试验研究

发布时间：2020-06-03 11:01

【摘要】：作为导弹发射系统的重要组成,导弹盖既需要承受导弹贮存时发射箱内的贮存压力,保证箱内惰性气体不外泄,同时也需要在冲破压力值破坏,及时打开让导弹发射。传统发射箱盖通常是金属制成,采用机械打开或是爆破打开的方式开启。该种导弹盖不但存在质量大、机构复杂、反应慢等缺陷,而且故障率高、容易损伤内部弹头。使用复合材料替代原金属制作导弹盖具有质量轻、耐腐蚀、开启迅速等优点,所以成为研究的热点。但由于复合材料易碎盖需要导弹发射时尾部发出的燃气流冲开,飞出的分离体携带着很大的能量,会对周围的人或设备造成危险,所以本文针对方形的发射箱提出了方形多瓣复合材料易碎盖,对其进行了结构设计、力学性能分析和试验研究。本文第一部分设计了发射箱盖的外形尺寸,将多瓣易碎盖结构分成了底边法兰、薄弱区和分离体三部分,其中分离体由4瓣子盖通过薄弱区结构胶结而成。根据不同的分离体分割方式将发射箱盖分成了两种。初步通过有限元计算考察了发射箱盖的应力水平,对整体箱盖进行了铺层设计,通过对比不同胶接结构选择双面搭接对接胶结接头作为薄弱区结构。第二部分对薄弱区两个主要影响强度的参数进行了量化模拟和趋势影响分析,通过有限元和试验结合分析的方法,发现了搭接厚度与搭接长度的变化对强度影响的规律,为本文选取具体的复合材料胶接接头的具体形式提供了数据参考和选取依据。第三部分采用有限元研究了多瓣易碎盖的刚度和强度。采用高压气体流动冲击的方法模拟了导弹发射时燃气流对发射箱盖的冲击,1ms的时间内箱盖从开始承压到破坏。建立发射箱盖整体模型,校核在保压气密工况、外压工况和内压冲破工况下的刚度和强度。对两种薄弱区位置的易碎盖建立有限元模型进行三种工况下的模拟计算,两种易碎盖同时满足保压气密条件,冲破压力下正切式易碎盖受载时应力分布均匀,应力水平更小,因此更容易控制。第四部分制作了正切式和对角式多瓣易碎盖数个,用模拟发射装置对两种易碎盖进行了保压气密试验,结果表明两种易碎盖气密性良好;对其进行外压试验,发现两种易碎盖并未发生损伤;对其进行内压冲破试验,根据试验结果对比两种易碎盖优劣,并讨论产生原因,确定本文最终研制结果。
【图文】：

南京航空航天大学硕士学位论文第一章 绪论1.1 引言导弹发射易碎箱盖作为整个发射系统的关键组件，在导弹平时正常存放中，箱盖可以保护弹头避免受到外部损伤并防止发射箱内的惰性气体外泄。当导弹发射时，箱盖须及时打开保证导弹的正常发射，这些使用要求就使得导弹箱盖在能承受一定压力的同时，还要具有良好的封闭性能、耐腐蚀和耐老化性能[1][2][3]。传统机械发射箱盖通常使用机械打开或是爆破打开[4][5][6][7]，其制作材料常为金属材料。机械打开式箱盖通常质量较大，增加了整个发射系统负载的同时还需要专门的动力系统和伺服系统，完成开启时间较长，不利于导弹的快速反应。爆破打开式箱盖虽然没有伺服控制开启，反应较为迅速，但一次性使用的成本较高，维护也相对复杂。爆破时弹头内部的电子元件容易受到损伤。与此同时传统机械发射箱盖都受到长期储存后发生机械故障、火工品失效等问题的制约。

压力方向与多瓣式易碎盖表面的法线方向一致。本文所气密压力为 0.05MPa，即在 0.05MPa 的内压作用下，易碎盖易碎盖冲破压力为 0.4MPa，即在 0.4MPa 的内压作用下，易迹完全破坏，，各子盖四散飞出；导弹发射装置多是并联式发射碎盖要求在相邻导弹发射时的尾气作用下不发生损伤，通常简用下不发生破坏。具体技术要求见表 2.1。表 2. 1 方形多瓣易碎盖技术要求压力/MPa 技术要求0.05 薄弱区无损0.4 薄弱区完全破-0.1 薄弱区无损式易碎盖结构设计形设计外形和多瓣式易碎盖技术指标要求，本文提出了易碎盖的外型
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ768

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本文编号：2694728