一种固体发动机内弹道性能预示软件系统的制作方法

本发明涉及固体发动机技术领域，具体涉及一种固体发动机内弹道性能预示软件系统。

背景技术：

传统固体发动机内弹道性能预示软件通常只能计算对称直喷管的内弹道性能，对于分离发动机这类有斜置斜切喷管的发动机，传统性能预示软件不再适用，需要人为地把斜置斜切喷管对内弹道性能的影响进行修正，对于有多个不对称斜置斜切喷管的抛罩发动机，还需要进一步计算多喷管产生的合力，计算更加繁琐，不利于发动机性能的快速预示和精准预示，严重制约了这类发动机的设计效率和设计水平。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种固体发动机内弹道性能预示软件系统，能够计算斜置斜切喷管发动机内弹道性能。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种固体发动机内弹道性能预示软件系统，其包括：

输入显示模块，其用于显示输入发动机参数的输入界面，所述输入界面用于用户输入发动机参数，所述发动机参数包括装药参数、发动机的工作环境初始参数、喷管的常规参数、喷管类型、推进剂的燃速参数、装药燃面肉厚退移数据和斜切喷管的设计参数；所述喷管类型包括常规喷管和斜切喷管，所述设计参数包括喷管个数、喷管斜置角、喷管膨胀半角、喷管斜切角、喷管周相布局角、罩轴交点距离、喷管对称段长度和喷管斜切部分计算步长；

计算模块，其用于根据预设算法，对发动机性能参数进行计算，并获得内弹道性能计算结果；

输出显示模块，其用于输出并显示所述内弹道性能计算结果。

进一步地，所述输入显示模块包括：

装药数据模块，其用于输入装药参数；

初始数据模块，其用于输入发动机的工作环境初始参数；

喷管数据模块，其用于输入喷管的常规参数和选择喷管类型；

推进剂燃速模块，其用于输入推进剂的燃速参数；

燃面数据导入模块，其用于导入装药燃面肉厚退移数据；

斜切喷管参数模块，其用于输入斜切喷管的设计参数。

进一步地，所述装药参数包括装药肉厚、推进剂压力指数、推进剂密度、推进剂燃气比热比、推进剂燃气温度、推进剂燃气气体常数、推进剂特征速度和推进剂温度敏感系数。

进一步地，所述工作环境初始参数包括发动机点火压强、发动机有效工作压强、发动机工作终点压强、喷管推力系数因子、发动机初始自由容积、发动机工作初温、发动机平均工作高度和发动机工作环境大气压力。

进一步地，所述常规参数包括喷管初始喉径、喷管出口内径和喉衬线性烧蚀率。

进一步地，所述燃速参数包括推进剂的参考压强、推进剂的参考温度和推进剂的标准燃速。

进一步地，所述装药燃面肉厚退移数据包括烧去的装药肉厚、剩余装药的燃面面积、剩余装药的体积、剩余装药的重量和剩余装药的通气面积。

进一步地，所述内弹道性能计算结果包括均随时间的变化的发动机压强、发动机推力、发动机流量、喷管推力系数、燃气偏转角、发动机轴向推力、发动机侧向推力、推力作用点。

进一步地，所述内弹道性能计算结果包括压强-时间曲线、轴向推力-时间曲线、侧向推力-时间曲线、气流偏转角-时间曲线和质量流率-时间曲线。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明提供的固体发动机内弹道性能预示软件系统，可以选择喷管类型以及设置斜切喷管的参数，将斜置喷管、斜切喷管、多喷管等性能计算融入发动机内弹道性能中，能够准确预示斜置斜切喷管发动机的内弹道性能，同时也能预示传统固体发动机内弹道性能。该系统内弹道性能预示精度高，预示参数全，计算功能强，大幅提高了发动机的设计效率和设计水平，实用性极强。

(2)本发明的软件系统还能计算各向分力、侧向力作用点、气流偏转角。

附图说明

图1为本发明实施例提供的固体发动机内弹道性能预示软件系统框图；

图2为本发明实施例提供的发动机参数输入界面示意图；

图3为本发明实施例提供的设计参数输入界面示意图；

图4为本发明实施例提供的内弹道性能计算结果界面示意图；

图5为本发明实施例提供的计算结果统计参数界面示意图；

图6为本发明实施例提供的计算结果曲线界面示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供了一种固体发动机内弹道性能预示软件系统，其包括输入显示模块、计算模块和输出显示模块；其中，输入显示模块用于显示输入发动机参数的输入界面，输入界面用于用户输入发动机参数，发动机参数包括装药参数、发动机的工作环境初始参数、喷管的常规参数、喷管类型、推进剂的燃速参数、装药燃面肉厚退移数据和斜切喷管的设计参数；喷管类型包括常规喷管和斜切喷管，设计参数包括喷管个数、喷管斜置角、喷管膨胀半角、喷管斜切角、喷管周相布局角、罩轴交点距离、喷管对称段长度和喷管斜切部分计算步长；

计算模块用于根据预设算法，对发动机性能参数进行计算，并获得内弹道性能计算结果；该预设算法包括常用的发动机内弹道计算公式和性能计算公式。

输出显示模块用于输出并显示内弹道性能计算结果。

本发明提供的固体发动机内弹道性能预示软件系统，可以选择喷管类型以及设置斜切喷管的参数，将斜置喷管、斜切喷管、多喷管等性能计算融入发动机内弹道性能中，能够准确预示斜置斜切喷管发动机的内弹道性能，同时还能计算其各向分力、侧向力作用点、气流偏转角。本发明的软件系统也能预示传统固体发动机内弹道性能。该系统内弹道性能预示精度高，预示参数全，计算功能强，大幅提高了发动机的设计效率和设计水平，实用性极强。

参见图1所示，本实施例中，输入显示模块包括装药数据模块、初始数据模块、喷管数据模块、推进剂燃速模块、燃面数据导入模块和斜切喷管参数模块，

其中，装药数据模块用于输入装药参数，装药参数包括装药肉厚、推进剂压力指数、推进剂密度、推进剂燃气比热比、推进剂燃气温度、推进剂燃气气体常数、推进剂特征速度和推进剂温度敏感系数；

初始数据模块用于输入发动机的工作环境初始参数，工作环境初始参数包括发动机点火压强、发动机有效工作压强、发动机工作终点压强、喷管推力系数因子、发动机初始自由容积、发动机工作初温、发动机平均工作高度和发动机工作环境大气压力；

喷管数据模块用于输入喷管的常规参数和选择喷管类型，常规参数包括喷管初始喉径、喷管出口内径和喉衬线性烧蚀率；

推进剂燃速模块用于输入推进剂的燃速参数，燃速参数包括推进剂的参考压强、推进剂的参考温度和推进剂的标准燃速；

燃面数据导入模块用于导入装药燃面肉厚退移数据，装药燃面肉厚退移数据包括烧去的装药肉厚、剩余装药的燃面面积、剩余装药的体积、剩余装药的重量和剩余装药的通气面积；

斜切喷管参数模块用于输入斜切喷管的设计参数。

内弹道性能计算结果包括均随时间的变化的发动机压强、发动机推力、发动机流量、喷管推力系数、燃气偏转角、发动机轴向推力、发动机侧向推力、推力作用点。

内弹道性能计算结果包括压强-时间曲线、轴向推力-时间曲线、侧向推力-时间曲线、气流偏转角-时间曲线和质量流率-时间曲线。

本发明解决了传统内弹道计算方法不能计算斜置斜切喷管发动机性能、计算参数不全等弱点，提升这类斜置斜切喷管固体发动机设计计算效率，缩短产品研制周期。

下面通过一个具体实施例进行说明。

一种固体发动机内弹道性能预示软件系统，其初始界面如图2所示，在界面左上角设有菜单栏，该菜单栏包括装药数据、计算结果数据和计算结果曲线，界面右下角是4个功能键，打开键可以打开已保存的计算文件；计算键是输入参数完成后开始计算；保存键是保存当次的计算结果；退出键是退出系统。点击菜单栏的装药数据，界面显示了装药数据(即输入装药参数)、选择数据(即工作环境初始参数)、喷管数据(即喷管类型)、推进剂物性参数相关性(即推进剂的燃速参数)和燃面及相关数据(即装药燃面肉厚退移数据)；

其中，参见图2所示，装药数据提供了装药肉厚、推进剂压力指数、推进剂密度、推进剂燃气比热比、推进剂燃气温度、推进剂燃气气体常数、推进剂特征速度和推进剂温度敏感系数的输入框；

参见图2所示，选择数据提供了发动机点火压强、发动机有效工作压强、发动机工作终点压强、喷管推力系数因子、发动机初始自由容积、发动机工作初温、发动机平均工作高度和发动机工作环境大气压力的输入框

参见图2所示，喷管数据可以选择常喷管和斜喷管，选择常喷管，则与传统内弹道程序一样可以计算传统常规发动机的内弹道；选择斜喷管即可计算斜置斜切喷管发动机的内弹道。选择常喷管时，常规参数包括喷管初始喉径、喷管出口内径和喉衬线性烧蚀率；参见图3所示，选择斜喷管时，“添加斜喷管结构参数”会变亮，点击可以进行斜置斜切喷管设计参数输入，设计参数包括喷管个数、喷管斜置角、喷管膨胀半角、喷管斜切角、喷管周相布局角、罩轴交点距离、喷管对称段长度和喷管斜切部分计算步长，斜喷管的出口内径是指非斜切段喷管的出口内径，喷管斜置角指喷管轴线与装药燃烧室轴线的夹角；喷管膨胀半角指喷管扩散段母线与喷管轴线的夹角；喷管斜切角指喷管扩散段斜切平面与喷管轴线的夹角，喷管周相布局角指多喷管的周相布局角，1个喷管输入0即可。

参见图2所示，推进剂物性参数相关性提供了推进剂的参考压强、推进剂的参考温度和推进剂的标准燃速的输入框；

参见图2所示，燃面及相关数据提供了烧去的装药肉厚、剩余装药的燃面面积、剩余装药的体积、剩余装药的重量和剩余装药的通气面积的输入框；

参见图2所示，点击初始界面左上角的计算结果数据，得到图4的内弹道性能计算结果，该结果显示的是瞬时值，即包括均随时间的变化的发动机压强、发动机推力、发动机流量、喷管推力系数、燃气偏转角、发动机轴向推力、发动机侧向推力、推力作用点。

图5是计算结果统计参数，统计的是发动机内弹道性能参数，点击“计算”即可获得。

图6显示的是计算结果曲线，包括压强-时间曲线、轴向推力-时间曲线、侧向推力-时间曲线、气流偏转角-时间曲线和质量流率-时间曲线。

具体实施时，在图2的界面中选择喷管类型、输入相应的计算数据，点击计算功能，最后得到固体发动机内弹道性能预示结果，点击左上角计算结果数据和计算结果曲线，即可查看。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。