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运输振动环境下固体火箭发动机结构完整性研究进展 被引量:1
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作者 王沿朝 赵志鹏 +2 位作者 强洪夫 段磊光 王学仁 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第2期171-184,共14页
综述了路基、海基及空基等不同运输振动环境下,固体火箭发动机(SRM)受振动荷载导致其结构完整性受损的研究进展与发展方向,指出了目前存在的若干亟待解决的问题。传统SRM结构完整性研究方法相对粗糙且成本高、耗时长,采用数值模拟和试... 综述了路基、海基及空基等不同运输振动环境下,固体火箭发动机(SRM)受振动荷载导致其结构完整性受损的研究进展与发展方向,指出了目前存在的若干亟待解决的问题。传统SRM结构完整性研究方法相对粗糙且成本高、耗时长,采用数值模拟和试验测试相结合的方法,可以重点分析运输振动环境下SRM的响应特性及其结构完整性受到的潜在影响。路基、海基及空基运输环境下,SRM结构会受到不同类型的运输振动影响,尤其是随机振动和瞬态冲击;短时间的运输振动一般不会导致结构性破坏,长时间振动荷载作用下,SRM的结构完整性会因疲劳损伤而受到影响,在长距离运输后其结构可靠性与安全性需着重关注。最后,对运输振动环境下SRM结构完整性研究重点与发展趋势进行了展望,认为搭建实验室条件运输振动试验仿真流程、发展SRM精细化三维有限元分析方法、开展实际运输环境中多载荷联合作用下SRM结构完整性研究、健全运输环境下SRM的健康监测技术手段、建立SRM的运输振动预警与振动预测系统是下一步研究的重点方向。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 运输振动载荷 结构完整性 疲劳损伤 数值模拟
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固体发动机深脱粘一体药柱低温结构完整性分析研究
2
作者 方冰 李莎莎 +1 位作者 占冬至 郑庆 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第3期380-385,391,共7页
深脱粘一体药柱是一种适用于小开口不分段壳体单室双推力发动机的高装填药型。为了对发动机低温点火进行安全评估,基于有限元模型对药柱低温结构完整性开展仿真分析,研究了药柱内孔与缝隙的压力差对低温点火过程装药结构完整性的影响。... 深脱粘一体药柱是一种适用于小开口不分段壳体单室双推力发动机的高装填药型。为了对发动机低温点火进行安全评估,基于有限元模型对药柱低温结构完整性开展仿真分析,研究了药柱内孔与缝隙的压力差对低温点火过程装药结构完整性的影响。通过模拟试验发动机测试了低温点火过程缝隙内的压力分布。结果表明,内外压差对药柱低温点火过程的应力、应变大小及分布有着显著影响。通过低温模拟点火试验发现,缝隙尾部的建压速率极快,最大压强较燃烧室压强仅低4%;缝隙中部的建压存在明显的延迟,压差最大时,缝隙中部压强较燃烧室压强低了64%;深脱粘一体药柱低温综合安全系数达到1.76,低温点火具有较高的安全可靠性。 展开更多
关键词 固体发动机 深脱粘一体药柱 结构完整性 综合安全系数
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“固体发动机药柱结构完整性”专栏导语
3
作者 申志彬 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期456-457,共2页
固体发动机是各类导弹武器和火箭的常用动力装置之一。近年来,新型高性能固体发动机研制提出了高装填分数、宽温适应性和强界面粘接性能等苛刻要求。在制造、运输、贮存、维护、使用等全寿命周期过程中,固体发动机会受到温度载荷、振动... 固体发动机是各类导弹武器和火箭的常用动力装置之一。近年来,新型高性能固体发动机研制提出了高装填分数、宽温适应性和强界面粘接性能等苛刻要求。在制造、运输、贮存、维护、使用等全寿命周期过程中,固体发动机会受到温度载荷、振动载荷。 展开更多
关键词 振动载荷 固体发动机 全寿命周期 温度载荷 苛刻要求 结构完整性 适应性
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航空发动机结构完整性研究进展 被引量:24
4
作者 李其汉 《航空发动机》 2014年第5期1-6,共6页
航空发动机结构完整性包含发动机结构的功能、强度、刚度、振动、疲劳、蠕变、寿命、损伤容限,以及发动机结构可靠性,对于满足发动机综合性能(如推重比)的要求和保证发动机的安全性与耐久性具有至关重要的意义。系统地介绍了美、英、俄... 航空发动机结构完整性包含发动机结构的功能、强度、刚度、振动、疲劳、蠕变、寿命、损伤容限,以及发动机结构可靠性,对于满足发动机综合性能(如推重比)的要求和保证发动机的安全性与耐久性具有至关重要的意义。系统地介绍了美、英、俄等国航空发动机结构完整性研究的进展和成就,重点介绍了美国《发动机结构完整性大纲》和相关研究计划的研究、形成和发展的演变过程,并指出了中国发动机结构完整性的研究现状和发展任务。 展开更多
关键词 结构完整性 发动机结构完整性大纲 航空发动机 安全性 耐久性
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一种深脱粘装药结构固体火箭发动机初始点火建压过程研究
5
作者 占冬至 方冰 +3 位作者 赵志 孙振兴 张宇东 郑庆 《推进技术》 北大核心 2025年第8期129-138,共10页
针对战术导弹武器性能不断提升带来的对固体火箭发动机的轻质高能需求,本文介绍了一种通用于复材和金属燃烧室壳体且装填系数更高的深脱粘装药结构的发动机,但该种发动机在初始点火建压过程中,药柱内孔、药柱包覆套与绝热层之间脱粘缝... 针对战术导弹武器性能不断提升带来的对固体火箭发动机的轻质高能需求,本文介绍了一种通用于复材和金属燃烧室壳体且装填系数更高的深脱粘装药结构的发动机,但该种发动机在初始点火建压过程中,药柱内孔、药柱包覆套与绝热层之间脱粘缝隙内中无法同步建压,导致内孔段药柱内、外表面在点火初期存在承载内外高温燃气压差的极端工况,进而产生装药结构完整性失效引发发动机超压解体的问题。本文针对上述问题,进一步对深脱粘装药结构发动机的初始点火建压过程进行了仿真分析,设计了一种新型测压发动机装置并进行了多轮试验校核,分别在不同点火位置、不同工作温度下对采用深脱粘装药结构的试验发动机初始点火建压过程进行了计算和试验验证分析。发现采用脱粘内孔型药柱结构的发动机在点火后0.1s时内孔段药柱均会承载最大压差工况,其中工作温度越高、点火位置越远离药柱尾部端面,最大压差值越高。其中在低温工况下,压差平衡时间基本在1s以内,但在高温工况下,轴向脱粘深度越深,压差平衡时间越长,在距尾部端面300mm以上区域的内孔段药柱,最大压差工况会持续整个工作过程。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 深脱粘装药结构 初始点火 建压不同步 装药结构完整性
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固体火箭发动机喷管结构完整性分析 被引量:24
6
作者 田四朋 唐国金 +1 位作者 李道奎 吴非 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期180-183,共4页
通过计算温度场和应力场,分析了喷管在发动机工作过程中的结构完整性。将燃气简化为一维等熵流,以确定喷管内型面所承受的温度和压强载荷。基于三维有限元模型,计算了喷管的瞬时温度场。然后,将温度场分析结果导入结构分析模型,用点-点... 通过计算温度场和应力场,分析了喷管在发动机工作过程中的结构完整性。将燃气简化为一维等熵流,以确定喷管内型面所承受的温度和压强载荷。基于三维有限元模型,计算了喷管的瞬时温度场。然后,将温度场分析结果导入结构分析模型,用点-点接触单元模拟喷管材料之间的接触状态,对温度和压强载荷联合作用下的应力场进行了分析。结果表明,喷管结构是安全的。 展开更多
关键词 固体推进剂火箭发动机 喷管 有限元法 接触状态 结构完整性
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材料性能对固体发动机结构完整性的影响 被引量:24
7
作者 蒙上阳 唐国金 雷勇军 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期10-15,共6页
基于描述粘弹性材料特性的Burgers模型的本构关系以及基于该本构关系下的有限元方法 ,根据温度载荷和内压载荷的特点 ,分别建立了分析某固体发动机材料性能参数对结构完整性影响的有限元模型。应用MSC/NAS TRAN结构分析软件 ,详细分析... 基于描述粘弹性材料特性的Burgers模型的本构关系以及基于该本构关系下的有限元方法 ,根据温度载荷和内压载荷的特点 ,分别建立了分析某固体发动机材料性能参数对结构完整性影响的有限元模型。应用MSC/NAS TRAN结构分析软件 ,详细分析了在温度和内压载荷作用下固体发动机材料性能参数对结构完整性的影响。在温度载荷的作用下 ,主要影响结构完整性的是推进剂的泊松比与热膨胀系数 ;在内压载荷作用下 ,主要影响结构完整性的是包覆层和推进剂的泊松比以及推进剂的初始模量。 展开更多
关键词 材料性能 固体发动机 粘弹性材料 有限元法 结构完整性 空间结构 BURGERS模型
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固体发动机低温点火条件下药柱结构完整性分析 被引量:25
8
作者 刘中兵 周艳青 张兵 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期351-355,共5页
分别采用三维弹性和三维线粘弹性模型,对固体发动机药柱在低温和点火升压2种载荷下的结构完整性进行了计算分析。研究了推进剂弹性模量E、泊松比μ、药柱m数等参数对结构完整性的影响。结果表明,在发动机低温点火条件下,药柱内孔表面是... 分别采用三维弹性和三维线粘弹性模型,对固体发动机药柱在低温和点火升压2种载荷下的结构完整性进行了计算分析。研究了推进剂弹性模量E、泊松比μ、药柱m数等参数对结构完整性的影响。结果表明,在发动机低温点火条件下,药柱内孔表面是最危险部位;固化降温和点火升压2种载荷引起的最大等效应变在此是相互叠加的;药柱m数对固化降温和点火升压载荷下的应变分布有重要影响。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 推进剂药柱 低温点火 结构完整性 粘弹性
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自由装填式固体火箭发动机药柱低温点火结构完整性分析 被引量:23
9
作者 邓康清 张路 +3 位作者 庞爱民 余瑞 杨玲 信培培 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期428-434,共7页
利用三维有限元方法,通过热-机耦合,分析一种自由装填式固体火箭发动机药柱从药柱固化降温到低温点火整个过程中发动机的温度场、总位移、等效应力和等效应变的变化情况,得到了固化降温和点火升压过程中药柱/壳体有无粘接两种情况下发... 利用三维有限元方法,通过热-机耦合,分析一种自由装填式固体火箭发动机药柱从药柱固化降温到低温点火整个过程中发动机的温度场、总位移、等效应力和等效应变的变化情况,得到了固化降温和点火升压过程中药柱/壳体有无粘接两种情况下发动机的受力情况的不同,并根据最大应变能理论,分析了两种情况发动机药柱的结构完整性;得出了在温度和压强双重载荷下,模量、泊松比、药柱/壳体粘接高度等参数对发动机药柱结构完整性的影响规律,表明该型发动机药柱/壳体粘接高度不宜超过40 mm。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 自由装填药柱 结构完整性 热-机耦合 仿真
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含内聚空洞的固体发动机药柱结构完整性分析 被引量:7
10
作者 蒙上阳 唐国金 +1 位作者 袁端才 雷勇军 《暨南大学学报(自然科学与医学版)》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期64-68,共5页
 为评估固体发动机药柱含内聚空洞时的结构完整性,通过在药柱后部不同应变梯度的部位设置不同直径的内聚空洞,基于三维黏弹性有限元分析方法,计算了在燃气内压和轴向过载作用下发动机的应变场。由不同直径内聚空洞的最大VonMises应变...  为评估固体发动机药柱含内聚空洞时的结构完整性,通过在药柱后部不同应变梯度的部位设置不同直径的内聚空洞,基于三维黏弹性有限元分析方法,计算了在燃气内压和轴向过载作用下发动机的应变场。由不同直径内聚空洞的最大VonMises应变值随着直径变化的规律及最大VonMises应变准则判断出内聚空洞位于药柱不同位置时允许的最大直径. 展开更多
关键词 固体发动机 黏弹性 有限元法 结构完整性 内聚空洞
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大长径比固体火箭发动机旋转发射过程装药结构完整性分析 被引量:7
11
作者 丁彪 张春龙 邱欣 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期906-910,共5页
以某防空导弹大长径比双推力固体火箭发动机装药为研究对象,为全面分析导弹旋转发射出筒过程中承受的各类载荷,采用基于三维黏弹性有限元法,对发动机点火出筒过程应力-应变场进行了数值计算.结果表明,内压载荷、轴向过载及角加速度过载... 以某防空导弹大长径比双推力固体火箭发动机装药为研究对象,为全面分析导弹旋转发射出筒过程中承受的各类载荷,采用基于三维黏弹性有限元法,对发动机点火出筒过程应力-应变场进行了数值计算.结果表明,内压载荷、轴向过载及角加速度过载是影响装药结构安全的主要载荷因素,装药的凸台后端面是危险部位,悬臂段的轴向过度伸长可能造成通道阻塞现象,可引发内压剧升甚至壳体破坏的危险.提出改进装药工装,防止微裂纹的出现;设置有效的装药悬臂段固定支撑机构;优化发动机燃气通道燃通比等方法优化发动机结构. 展开更多
关键词 大长径比发动机 旋转发动机 结构完整性 载荷分析 有限元法
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单室双推力发动机装药的瞬态结构完整性分析 被引量:6
12
作者 龚建良 樊学忠 +1 位作者 李宏岩 王中 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期78-82,共5页
针对单室双推力发动机装药在低温点火工况下结构完整性,为了求解损伤的热粘弹性有限元模型,采用增量有限元方法,获取了装药内部的应力应变场。研究表明,在固化降温时,人工脱粘层对装药头部与尾部起到应力释放的作用,避免了装药与绝热层... 针对单室双推力发动机装药在低温点火工况下结构完整性,为了求解损伤的热粘弹性有限元模型,采用增量有限元方法,获取了装药内部的应力应变场。研究表明,在固化降温时,人工脱粘层对装药头部与尾部起到应力释放的作用,避免了装药与绝热层界面的破坏;同时,装药内部Mises应力值较大的部位是过渡段翼尖处与圆柱段表面。在点火时刻,装药环向应变的值较大部位是圆柱段表面。最后,采用文中方法,可应用于指导发动机装药设计与安全评估。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 粘弹性 本构关系 结构完整性 应变软化
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固体火箭发动机装药结构完整性研究进展 被引量:15
13
作者 龚建良 李鹏 +2 位作者 张正泽 龚婉军 李文凤 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第2期434-441,共8页
针对固体火箭发动机装药结构完整性的计算与评估问题,总结与分析中外复合固体推进剂本构模型、结构完整性解析模型、结构完整性数值仿真。研究表明:首先,复合固体推进剂具有力学性能复杂的特点,分析影响复合固体推进剂力学性能的主要因... 针对固体火箭发动机装药结构完整性的计算与评估问题,总结与分析中外复合固体推进剂本构模型、结构完整性解析模型、结构完整性数值仿真。研究表明:首先,复合固体推进剂具有力学性能复杂的特点,分析影响复合固体推进剂力学性能的主要因素,为建立合适的本构模型提供方向;其次,复合固体推进剂不可压缩、大变形、黏弹性性能,对装药结构完整性计算精度具有重要影响,分析提高求解精度的处理方法,为结构完整性精确计算与评估提供基础;最后,总结结构完整性分析的解析模型,为验证数值仿真提供了解析解。通过总结与分析,为装药结构完整性分析提供方向,为进一步优化装药设计提供理论基础。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 结构完整性 复合固体推进剂 本构模型 有限元方法
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某发动机装药结构完整性分析 被引量:9
14
作者 张亮 邢国强 《航空兵器》 2012年第2期29-32,共4页
基于三维粘弹性有限元模型,应用MSC/NASTRAN软件对某发动机分别在固化降温、燃气内压载荷条件下的装药结构完整性进行分析,并对该发动机在固化降温、燃气内压两种载荷联合作用下的装药结构完整性进行评估。结果表明,该发动机的装药结构... 基于三维粘弹性有限元模型,应用MSC/NASTRAN软件对某发动机分别在固化降温、燃气内压载荷条件下的装药结构完整性进行分析,并对该发动机在固化降温、燃气内压两种载荷联合作用下的装药结构完整性进行评估。结果表明,该发动机的装药结构完整性满足要求。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 有限元模型 粘弹性 装药结构完整性 NASTRAN
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某发动机药柱掉块对其结构完整性的影响
15
作者 唐国金 蒙上阳 +1 位作者 雷勇军 袁端才 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期404-407,共4页
针对发动机药柱掉块的现象,进行了发动机的结构完整性分析。基于三维粘弹性有限元分析方法,以某含伞盘药型的固体导弹发动机为例,建立了不同位置、不同大小掉块的有限元计算模型,计算了发动机药柱在内压与轴向过载联合作用下的Von Mise... 针对发动机药柱掉块的现象,进行了发动机的结构完整性分析。基于三维粘弹性有限元分析方法,以某含伞盘药型的固体导弹发动机为例,建立了不同位置、不同大小掉块的有限元计算模型,计算了发动机药柱在内压与轴向过载联合作用下的Von Mises应变场,得到了发动机药柱掉块对其结构完整性的影响情况,其中影响最大的是药柱飞边掉块,而前后翼锥处掉块对其结构完整性几乎没有影响。文中方法和结论为固体导弹发动机的使用和判废提供了技术支持。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 粘弹性有限元法 结构完整性 掉块
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固体火箭发动机药柱结构完整性研究进展 被引量:22
16
作者 侯晓 张旭 +4 位作者 刘向阳 吴艳青 雷鸣 王学仁 王江涛 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期566-579,共14页
从推进剂及粘接界面力学性能、推进剂及粘接界面失效、发动机药柱及推进剂数值仿真方法、发动机药柱结构试验技术四方面,对药柱结构完整性发展现状进行了全方位多角度的评述,分析了目前固体发动机药柱结构完整性研究所面临的挑战,指出... 从推进剂及粘接界面力学性能、推进剂及粘接界面失效、发动机药柱及推进剂数值仿真方法、发动机药柱结构试验技术四方面,对药柱结构完整性发展现状进行了全方位多角度的评述,分析了目前固体发动机药柱结构完整性研究所面临的挑战,指出未来应重点发展推进剂和粘接界面力学特性及失效的多尺度表征和测试方法、先进数值仿真方法和发动机药柱结构试验技术,以及开发药柱结构完整性评估一体化平台。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 推进剂药柱结构 结构完整性 粘接界面
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低温点火条件下发动机装药结构完整性分析及验证 被引量:5
17
作者 李晔鑫 职世君 +1 位作者 王虎干 肖志平 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2021年第4期82-87,共6页
为评估某固体发动机装药低温点火条件下安全系数,开展了发动机装药结构完整性仿真和试验研究。基于三维线粘弹性模型,通过有限元软件分析了某发动机装药在低温和内压载荷下的结构完整性。利用快速建压试验系统模拟了低温下发动机点火升... 为评估某固体发动机装药低温点火条件下安全系数,开展了发动机装药结构完整性仿真和试验研究。基于三维线粘弹性模型,通过有限元软件分析了某发动机装药在低温和内压载荷下的结构完整性。利用快速建压试验系统模拟了低温下发动机点火升压过程,获得装药体积变形和最大主应变。对比仿真和试验结果,完成了相应条件下的泊松比反演。结合推进剂低温快慢组合拉伸试验,得到推进剂在模拟低温点火条件下的最大延伸率,从而获取发动机药柱在低温点火条件下的安全系数。 展开更多
关键词 低温点火 结构完整性 泊松比 松弛模量 体积变形 装药 推进剂 固体火箭发动机
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含气孔装药固体火箭发动机结构完整性分析 被引量:7
18
作者 李记威 房雷 +1 位作者 李晔鑫 职世君 《航空兵器》 2015年第4期24-27,共4页
针对固体火箭发动机装药常见的气孔缺陷,利用线性粘弹性有限元方法和surfacebased fluid cavities技术,建立了发动机三维有限元模型,分别研究了发动机点火增压过程中气孔大小和气孔内流体压力对装药结构完整性影响。结果显示,装药气孔... 针对固体火箭发动机装药常见的气孔缺陷,利用线性粘弹性有限元方法和surfacebased fluid cavities技术,建立了发动机三维有限元模型,分别研究了发动机点火增压过程中气孔大小和气孔内流体压力对装药结构完整性影响。结果显示,装药气孔周围存在应力集中,气孔内初始压强越大,气孔周围应力集中现象越弱;气孔直径越大,气孔周围应力集中越严重。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 结构完整性 有限元 粘弹性 气孔
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发动机药柱环向开槽结构完整性研究 被引量:5
19
作者 田鹏 张亮 《航空兵器》 2016年第4期52-57,共6页
装药模数较高的情况下,管型装药发动机圆管中段在固化降温后点火时,由于应变集中而容易导致发动机爆炸。为了保证较高的装填模数,对发动机药柱局部环向开槽,以缓解应变集中,从而保证发动机的结构完整性。借助有限元方法,对环向开槽的重... 装药模数较高的情况下,管型装药发动机圆管中段在固化降温后点火时,由于应变集中而容易导致发动机爆炸。为了保证较高的装填模数,对发动机药柱局部环向开槽,以缓解应变集中,从而保证发动机的结构完整性。借助有限元方法,对环向开槽的重要结构参数进行研究,探讨了开槽宽度、开槽深度、开槽角度等参数对结构完整性的影响,提出环向开槽发动机装药结构完整性设计的主要依据。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 管型装药 环向开槽 有限元方法 结构完整性
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环境载荷下固体火箭发动机结构完整性研究 被引量:9
20
作者 鲁棒 安振涛 李天鹏 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期244-247,共4页
现阶段无论在仿真分析领域还是技术探测领域,固体火箭发动机结构完整性的研究均已取得一定进展。结合国内外技术发展现状,总结各环境载荷条件下固体火箭发动机结构完整性研究的成果及不足,对比各固体火箭发动机结构完整性研究的途径,提... 现阶段无论在仿真分析领域还是技术探测领域,固体火箭发动机结构完整性的研究均已取得一定进展。结合国内外技术发展现状,总结各环境载荷条件下固体火箭发动机结构完整性研究的成果及不足,对比各固体火箭发动机结构完整性研究的途径,提出下一步研究领域的重点,对固体火箭发动机结构完整性的研究提出建议。 展开更多
关键词 火箭 温度 振动 固体发动机 结构完整性
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