推進劑
關注創建者：娃娃星星 創建時間：2021-03-15
推進劑的視頻教程
基于autodyn推進劑爆燃模型模擬彈丸發射
本算例復現國外論文仿真建模操作，推進劑參數取自另外一篇外國論文，課程講解了模型創建，爆燃模型材料定義，邊界條件設定，手動點火方法操作。
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推進劑的實例教程
3.1 主動式推進劑位置管理
如圖5所示，主動式用橡皮囊或其他物體（如金屬膜片等）將推進劑與氣枕隔開，利用高壓氣體擠壓膜片將推進劑輸送到發動機燃燒室，可以適應不同的加速度且推進劑的利用效率高，常用于衛星貯箱與機動性強且工作時間短的飛行器中的常規推進劑管理。
但對于大型低溫末級，主動式裝置結構尺寸大、質量大，存在膜片與低溫推進劑的相容性問題和疲勞問題。且由于低溫推進劑的蒸發難以實現氣液分離并帶來壓力控制的問題。
3.2 沉底式推進劑位置管理
如圖6所示，沉底式利用沉底發動機提供推力形成人工重力場，使得慣性力遠大于表面張力，抑制液體的自由浸潤和漂移，保證推進劑穩定在貯箱底部或將推進劑重定位至貯箱底部，是目前比較成熟的推進劑管理辦法，工作可靠，應用廣泛；但需要消耗推進劑或高壓氣瓶中的氣體產生沉底推力，常用于大型運載火箭的低溫末級。
早期的低溫末級貯箱漏熱大，需要持續排氣以控制貯箱壓力，整個滑行段都需要維持穩定的氣液界面，因此采用連續沉底方案。如圖7所示，連續沉底分為沉底段、保持段和抑制段。沉底段采用大推力抑制主發動機關機時的晃動放大，防止推進劑到達貯箱頂部排氣口而意外排出；保持段采用小推力保持推進劑的沉底狀態并減少沉底發動機的推進劑消耗量；抑制段采用大推力進一步抑制增壓氣體對液面的沖擊以及螺旋管流等干擾，保證主發動機的正常起動。
展開 2.4 小 結
限制低溫末級滑行時間的主要因素包括微重力環境下的氣液摻混、空間熱環境下的推進劑溫度升高和蒸發損失以及儀器設備用電需求等。因此，為拓展低溫末級滑行時間，提高運載能力及任務適應性，必須解決滑行段低溫推進劑的位置管理、熱量管理以及供電問題。
3
低溫推進劑位置管理
由于長時間滑行段貯箱內氣液摻混，直接排氣會將液態推進劑排出，不僅造成推進劑浪費，降低火箭運載能力，同時低溫推進劑排出后在真空環境中迅速氣化，對姿態造成干擾，為姿態系統設計帶來困難。美國AC-4沒有進行有效的推進劑位置管理，將液氫排出貯箱，導致了飛行任務的失敗。
為了保證滑行段貯箱排氣不夾液及發動機的再起動，必須進行推進劑位置管理。國內外推進劑管理方案主要分為主動式、沉底式和表面張力式。
3.1 主動式推進劑位置管理
如圖5所示，主動式用橡皮囊或其他物體（如金屬膜片等）將推進劑與氣枕隔開，利用高壓氣體擠壓膜片將推進劑輸送到發動機燃燒室，可以適應不同的加速度且推進劑的利用效率高，常用于衛星貯箱與機動性強且工作時間短的飛行器中的常規推進劑管理。
但對于大型低溫末級，主動式裝置結構尺寸大、質量大，存在膜片與低溫推進劑的相容性問題和疲勞問題。且由于低溫推進劑的蒸發難以實現氣液分離并帶來壓力控制的問題。
3.2 沉底式推進劑位置管理
如圖6所示，沉底式利用沉底發動機提供推力形成人工重力場，使得慣性力遠大于表面張力，抑制液體的自由浸潤和漂移，保證推進劑穩定在貯箱底部或將推進劑重定位至貯箱底部，是目前比較成熟的推進劑管理辦法，工作可靠，應用廣泛；但需要消耗推進劑或高壓氣瓶中的氣體產生沉底推力，常用于大型運載火箭的低溫末級。
展開 根據模擬結果可知，膜片厚度、公切線錐角和外載對貯箱推進劑排空率影響顯著，但膜片厚度和外載對膜片翻轉偏心程度影響不大，因此在保證膜片翻轉不失效的情況下，可以增加外載和減小厚度來提高貯箱的排空率。
增大公切線錐角雖然可以提高貯箱的排空率，但同時也會加重膜片的翻轉偏心程度。膜片的偏心程度過大，會影響推進劑輸出的穩定性，同時有可能造成推進劑出口提前被堵住，而降低推進劑排空率。
由于膜片厚度和公切線錐角對推進劑排空率和膜片翻轉偏心程度影響顯著，在金屬膜片的實際生產過程中，應該對關系到膜片厚度和公切線錐角的加工工藝嚴格控制。（轉）
展開 3.2.1定性分析
粘接試件是由推進劑相、襯層和絕熱層組成。其中中間位置顏色較深、僅有約200m厚度部分的為襯層。在左側的推進劑相中，有許多大小不一、分布不均勻的填充顆粒。在未進行拉伸的時候，其填充顆粒周圍就存在一定的脫濕現象，這是在制作試件的過程中產生的，無法完全避免。
(1)應變由0變化到5%，試件宏觀應力應變曲線處于斜率較大的線性段，此時試件內部完整性較好，試件整體力學性能表現為彈性;
(2)應變由10%變化到25%，試件宏觀應力應變曲線處于斜率較小的線性段，推進劑/襯層粘接界面附近顆粒出現脫濕現象，并且變化明顯，脫濕尺寸隨應變的增加而逐漸增大;而推進劑相的顆粒附近仍未見新增的脫濕現象，襯層與推進劑相繼續被拉長由此可見是顆粒的脫濕導致了試件的彈性模量變小，此時試件整體力學性能仍表現為彈性;
(3)在應變為29%時，試件宏觀應力應變曲線處于明顯的非線性段，由于試件的進一步拉伸，推進劑基體被拉伸，基體內部產生應力集中，導致推進劑相顆粒出現明顯脫濕，其附近區域產生微裂紋，推進劑/襯層界面附近顆粒脫濕處承受的載荷不再增加，此時試件整體力學性能表現為復雜的物理性質;
(4)在應變為35%時，試件宏觀應力應變曲線處于破壞段，推進劑相的顆粒與基體出現脫粘，隨載荷進一步增加，推進劑內部微裂紋出現匯合，導致宏觀裂紋的形成，進而發生破壞。粘接結構的破壞過程從推進劑/襯層粘接界面處起始，并向推進劑相拓展，在拉伸過程中推進劑內部脫濕和粘接脫粘相互作用最終發生推進劑的內聚破壞，裂紋的擴展方向與拉伸方向近乎垂直。
粘接試件不同應變下的細觀破壞圖能夠較好地反映其宏觀拉伸應力-應變曲線，并解釋各個階段曲線產生變化的原因：顆粒脫濕與基體脫粘是導致試件的力學性能改變及試件破壞的主要原因。
展開 藍箭表示初步懷疑原因是由于末修姿控動力系統某推力室輸送管損壞，導致控制力下降和推進劑泄漏，姿態控制力異常、推進劑提前耗盡。后續匯總全部數據后，將進一步分析形成最終結論，并著手準備保險理賠工作。
藍箭表示，飛行全過程中，“朱雀一號”最大飛行高度337千米，最快速度6300米/秒。在升空402秒后，三級出現異常，搭載的未來號未能按照預定計劃入軌。
經過兩天對數據的分析判讀，目前初步懷疑原因是由于末修姿控動力系統某推力室輸送管損壞，導致控制力下降和推進劑泄漏，姿態控制力異常、推進劑提前耗盡。
據悉，藍箭航天已組織多方專家進行調查，后續匯總全部數據后，將進一步分析形成最終結論，并著手準備保險理賠工作。（靜靜）
附：藍箭航天“朱雀一號”飛行試驗結果初步解讀全文
2018年10月27至28日，北京藍箭空間科技有限公司（藍箭航天）對“朱雀一號”三級固體運載火箭飛行試驗的快速處理數據進行了初步分析。
經數據判讀，火箭點火、起飛正常，一級飛行正常，一二級分離正常，二級飛行正常，二三級分離正常，整流罩分離正常，三級滑行段飛行正常，三級主發動機點火后火箭飛行正常。最大飛行高度337km，最快速度6300m/s。
三級工作約37s（對應總飛行時間402s）后，主發動機工作正常，但姿態控制力異常、推進劑提前耗盡。經初步分析，懷疑末修姿控動力系統某推力室輸送管損壞導致控制力下降和推進劑泄漏。
同時，已組織多方專家進行調查，后續匯總全部數據后，將進一步分析形成最終結論。
來源：網易科技
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推進劑的最新內容
韓國科學技術院燃燒動力學與診斷實驗室開展的研究
KAIST CDDL正在研究重型燃氣輪機燃燒室、飛行器發動機加力燃燒室及雙推進劑液體火箭發動機的低頻及高頻燃燒不穩定性。其目前的研究工作側重于：
高頻燃燒不穩定性的觸發，以及相關復雜模態動力學和多千赫茲橫向熱聲波動的機理細節。
氨/氫基無碳燃氣輪機燃燒的激光診斷測量和數值仿真。
該模型采用兩級入軌結構，包括固體助推器、液體推進劑芯級和低溫上面級，反映了該火箭的實際結構和推進系統布局。
該組件捕捉了外部幾何形狀，包括各級結構，例如固體火箭助推器、芯級、低溫上面級、有效載荷整流罩和級間結構。
該設計適用于航空航天教育、運載火箭架構研究以及級間結構、推進系統集成和結構布局的概念分析。
答案是 “推進劑噴射”—— 通過控制火箭發動機噴口處流體（燃料燃燒后的氣體）的噴射方向和速度，產生反作用力來改變姿態，而噴射過程中流體的壓力、流速變化，都需要用流體力學公式精準計算。
就連衛星在太空中 “曬太陽”，也得考慮流體力學。
因此,低場核磁可用于檢測高聚物黏合劑體系中1H的橫向弛豫時間T2隨老化時間的變化，結合不同老化時間復合固體推進劑或炸藥力學性能的變化，可用于研究含高分子黏合劑的復合固體推進劑和炸藥的交聯老化特性及老化失效機理。
1.
</li><li>推力與比沖：針對火箭發動機，計算特定混合比下推進劑的理論比沖。</li><li>多環境適應性：支持不同溫度、壓力條件下的分析。</li><li>自定義混合物：用戶可以定義自己的化學組分來分析特定的混合物。
該模型能夠根據溫度和壓力的變化動態調整反應速率，從而影響爆炸（燃燒）前沿的傳播速度，產生熄爆或爆轟效果，已被廣泛應用于爆炸和沖擊分析、火箭和導彈的推進劑安定性研究、建筑和交通工具的火災安全評估以及新型材料的燃燒特性測試等領域。
LS-DYNA中的點火增長模型應用（1）：二維ALE算法的B炸藥沖擊起爆過程仿真
關鍵詞：沖擊起爆過程；點火增長模型；2D多物質ALE算法；穩定爆轟；B炸藥
LS-DYNA中的點火增長模型采用狀態方程*EOS IGNITION AND GROWTH OF REACTION IN HE進行設置，可用于模擬固體推進劑及其他高能炸藥的沖擊點火和燃爆過程。
炸藥驅動飛片
LS-DYNA | 施加載荷
LS-DYNA | 內彈道彈丸發射
LS-DYNA | 水下爆炸&重力初始化
LS-DYNA | 淺水爆炸&&數值模擬
LS-DYNA | 多孔結構對沖擊波的衰減
LS-DYNA | 爆轟加載鋼筋混凝土
LS-DYNA | 復雜環境下炸藥空爆的爆炸沖擊波傳播
LS-DYNA | 淺埋炸藥與混凝土接觸爆炸
AUTODYN | 雙基推進劑爆燃模型模擬彈丸發射
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