火箭發(fā)動機推進劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明渉及-種固體火箭推進劑裝藥質(zhì)量評價技術(shù)，特別是-種火箭發(fā)動機推進 劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 固體推進劑是火箭發(fā)動機的動力源，它在發(fā)動機中的裝藥質(zhì)量直接關(guān)系到固體火 箭的結(jié)構(gòu)完整性和使用壽命。實踐證明，影響固體推進劑應用的關(guān)鍵問題是界面粘接質(zhì)量， 特別是推進劑/襯層的界面粘接質(zhì)量?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于受制于對推進劑/襯層界面粘接 反應過程的理解，界面粘接中襯層配方的i受計往往存在下列問題：對難量化影響因素存在 人為理解偏差，設計過程耍頻繁調(diào)試配方和變更工藝，經(jīng)驗因素較多，人工判斷識別因素占 比較大，其結(jié)果是，消耗了人力物力，影響了裝藥質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是耍提供--種火箭發(fā)動機推進劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設 計方法，它能夠有效地通過層次分析法建立層次結(jié)構(gòu)模型，可靠地通過量化設計參數(shù)來計 算組合權(quán)系數(shù)，極大地完善了推進劑/襯層界面粘接巧計方案。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是；設計一種火箭發(fā)動機推進劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助 設計方法，包括下列步驟： 步驟一，建立層次結(jié)構(gòu)；設計目標層，中間特征層，具體方案層； 步驟計算同層權(quán)系數(shù)；根據(jù)層次結(jié)構(gòu)，設定相對重要程度，比較權(quán)重系數(shù)，形成同層 權(quán)系數(shù)排序； 步驟H，計算同層組合權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次因素，計算權(quán)向量，形成同層組合權(quán)系數(shù)；根 據(jù)最低層權(quán)系數(shù)的分布，給出一個關(guān)于各設計方案優(yōu)先程度的排序，實現(xiàn)優(yōu)化輔助設計。
[0005] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：由于通過層次分析法建立了良好界面粘接的層次結(jié)構(gòu) 模型，因而有利于量化設計參數(shù)、方便后續(xù)計算、獲得要素排序。同時由于通過參數(shù)量化和 權(quán)重計算獲得了層次間相對重耍性排序，因而適應了界面粘接的配方設計和方案優(yōu)化的實 際需要。另外由于層次結(jié)構(gòu)模型充分真實地反映了推進劑/襯層界面粘接的層次結(jié)構(gòu)和各 因素關(guān)系，因而提供了模型結(jié)構(gòu)擴充修改、設計方案適時完善的優(yōu)化條件。本發(fā)明還具有模 型結(jié)構(gòu)分明、計算過程簡單、減少了試驗數(shù)量、節(jié)約了設計經(jīng)費。
【附圖說明】
[0006]圖1為層次分析模型方框圖。
[0007] 圖中，設計方案A:襯層配方A1，固化參數(shù)A=l. 4 ;新制絕熱層，正常硫化；實驗X 房環(huán)境濕度巧0%。其它參照中國標準QJ2038. 1A。
[0008] 設計方案B;襯層配方BL固化參數(shù)5 ;新制絕熱層，正常硫化后16(TC烘祉； 實驗工房環(huán)境濕度巧0%。其它參照中國標準QJ2038. 1A。
[0009] 設計方案c;襯層配方Cl，固化參數(shù)巧=1. 4,新制絕熱層，正常硫化；實驗工房環(huán)境 濕度巧0%。其它參照中國標準QJ2038. 1A。
【具體實施方式】
[0010] 根據(jù)附圖提供的實施例對本發(fā)明進-步說明。實施例中層次分析模型的目的是在 推進劑和絕熱層一定的條件下，對襯層配方和工藝進行優(yōu)化，W便獲得良好的推進劑/襯 層界面粘接性能。
[0011]W硝酸醋增塑聚醜推進劑/襯層界面粘接輔助設計為例。要求在推進劑和絕熱層 -定的條件下，綜合考慮襯層的配方和工藝條件，W獲得良好的推進劑/襯層界面粘接。根 據(jù)W往的設計經(jīng)驗，采用層次分析法進行輔助設計，包括WT步驟： 步驟一，建立層次結(jié)構(gòu)；巧計目標層，中間特征層，具體方案層。
[0012]目標層：良好、持久的推進劑-襯層界面粘接性能。
[0013] 特征層：良好、持久的推進劑-襯層界面粘接應該具有的特征，包括： ① 推進劑-襯層界面粘接強度大：采用單向拉伸試驗獲得未老化矩形試件 的粘接強度； ② 界面粘接拉伸破壞W推進劑內(nèi)聚模式為主：采用掃描電子顯微鏡觀測推進劑-襯層 界面破壞模式； ⑨界面襯層初始模量高：采用動態(tài)力學熱分析獲得界面襯層初始模量； ④界面粘接試件定應變起裂位置不在界面：采用微米CT觀察定應變初始起裂位置； ⑥推進劑向襯層中遷移組分少；采用顯微紅外光譜儀測定界面法線方向20(^300微米 范圍內(nèi)推進劑向襯層中遷移組分的量； ⑧界面粘接膽存性能好；高溫加速老化試驗條件下，W矩形試件粘接強度變化速率評 價界面粘接膽存性能。
[0014] 方案層：根據(jù)W往的設計經(jīng)驗，設計了3個襯層配方和X藝方案。
[0015] 根據(jù)已建立的目標層、特征層、方案層，建立圖1的層次分析模型方框圖。
[0016]步驟.r.，計算同層權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次結(jié)構(gòu)，設定相對重要程度，比較權(quán)重系數(shù)，形成 同層權(quán)系數(shù)排序。
[0017] 求同一層次上的權(quán)系數(shù)。假如當前層次上的因素 Λ，…，Λ，相關(guān)的上一層因素為C，則可針對因素C，對所有因素4.…，Λ進行兩兩比 較，得到數(shù)值a,,.，形成各因素相對權(quán)重系數(shù)列表，即表1為各因素相對權(quán)重系數(shù)列表。
[0018] 記^=(巧-)1。，則J為因素4，…，相應于上一層次因素C的判斷矩陣。記^ 的最大特征根為^，屬Τ·^的標準化的特征向量為@二(巧^巧>/，則?I，…，叫拚出 了因素4，…，相應于因素C的按重要或者偏好程度的一個排序。
[0019] 表1各因素相對權(quán)重系數(shù)列表
根據(jù)圖1的層次分析模型，結(jié)合表1中的各因素相對權(quán)重系數(shù)的評分方法，將6個典型 特征進行成隊比較后，形成六個典型特征兩兩對比列表，即表2為典型特征列表。
[0020] 表2典型特征列表
根據(jù)表2可得典型特征的判斷矩陣^如下：
^的最大特征值為9. 67,相應的特征向量A: &二（0. 43,0. 06,0. 09,0. 06,0. 14,0. 22)T 步驟H，計算同層組合權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次因素，計算權(quán)向量，形成同層組合權(quán)系數(shù)；根 據(jù)最低層權(quán)系數(shù)的分布，給出一個關(guān)于各設計方案優(yōu)先程度的排序，實現(xiàn)優(yōu)化輔助設計。
[0021] 求同- '層次上的組合權(quán)系數(shù)。設當前層次上的因素為A.，…，本，相關(guān)的上--層 因素為…，C。，則對每個Cf，根據(jù)第3步的討論可求得一個權(quán)向量。 根據(jù)上一層》個因素的權(quán)重分別為％，…，a-，則當前每個因素的組合權(quán)系數(shù)為：
如此一層層自上而下求下去，直至求出最低層所有因素的權(quán)系數(shù)，即求出組合權(quán)系數(shù)， 根據(jù)最低層權(quán)系數(shù)的分布，可W給出一個關(guān)于各設計方案優(yōu)先程度的排序。
[0022] 根據(jù)步驟二，用特征向量法去求3個設計方案相對于上述6個典型特征中每--個 的權(quán)系數(shù)。用A、B、C表示3個設計方案，得到成對比較的結(jié)果，形成A、B、CΗ個設計方案與 六個典型特征的權(quán)系數(shù)列表，即表3為設計方案與典型特征列表。
[0023] 表3巧計方案與典型特征列表
由表3可求得各屬性的最大特征值A(chǔ)u和相應的特征向量，按列組成的矩陣&，形成六 個典型特征參量的最大特征值列表，即表4為典型特征參量的最大特征值列表。
[0024] 表4典型特征參量的最大特征值列表
從而，有 滬= 公與=(0. 17,0. 35,0. 48)T 即為獲得良好的推進劑/襯層界面粘接性能，應該在W上Η種襯層設計方案中選擇第 3種設計方案。
【主權(quán)項】
1. 一種火箭發(fā)動機推進劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設計方法，其特征在于包括下 列步驟： 步驟一，建立層次結(jié)構(gòu)：設計目標層，中間特征層，具體方案層； 步驟二，計算同層權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次結(jié)構(gòu)，設定相對重要程度，比較權(quán)重系數(shù)，形成同層 權(quán)系數(shù)排序； 步驟三，計算同層組合權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次因素，計算權(quán)向量，形成同層組合權(quán)系數(shù)；根 據(jù)最低層權(quán)系數(shù)的分布，給出一個關(guān)于各設計方案優(yōu)先程度的排序，實現(xiàn)優(yōu)化輔助設計。
【專利摘要】本發(fā)明是一種用于固體火箭推進劑裝藥質(zhì)量評價的火箭發(fā)動機推進劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設計方法，其步驟是：步驟一，建立層次結(jié)構(gòu)：設計目標層，中間特征層，具體方案層；步驟二，計算同層權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次結(jié)構(gòu)，設定相對重要程度，比較權(quán)重系數(shù)，形成同層權(quán)系數(shù)排序；步驟三，計算同層組合權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次因素，計算權(quán)向量，形成同層組合權(quán)系數(shù)；根據(jù)最低層權(quán)系數(shù)分布，得到各設計方案優(yōu)先程度排序，實現(xiàn)優(yōu)化輔助設計。它用層次分析法建立層次結(jié)構(gòu)模型，以量化設計參數(shù)計算組合權(quán)系數(shù)、同層權(quán)系數(shù)和同層組合權(quán)系數(shù)，實現(xiàn)推進劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設計。本發(fā)明具有模型結(jié)構(gòu)分明、計算過程簡單、試驗數(shù)量較少和設計經(jīng)費節(jié)省的優(yōu)點。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105279295
【申請?zhí)枴緾N201410329849
【發(fā)明人】龐愛民, 楊根, 桑麗鵬, 池旭輝, 彭松, 尹華麗, 杜錫娟, 張峰濤, 常華, 朱學珍, 封學華
【申請人】湖北航天化學技術(shù)研究所
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月11日