㈠ 火箭基本结构
火箭各个受力和支承构件的总成。它的 作用是安装连接有效载荷、仪器设备和 动力装置,贮存推进剂,承受地面操作 和飞行中的外力,维持良好的气动外形 ,保持火箭的完整性。火箭的结构基本 上是一个薄壁圆柱壳体,由蒙皮、纵向 和横向的加强件构成。早期火箭有较大 的鳍状稳定面和控制面,后来靠改变火 箭发动机喷出的燃气流的方向来稳定和 控制火箭飞行,箭体上的鳍状面渐被取 消。火箭的总体结构安排(又称部位安 排)是在方案设计阶段确定的(见火箭 设计)。
火箭结构性能的一个重要标志是结构系 数 λ,可表示为:λ=G/(G0-G1),式中 G 为第n级火箭的结构重量,G0为第n级 火箭的起飞重量,G1为第n级火箭的有效 载荷。对于大小和类型相同的火箭,结 构系数λ越小,表示结构设计水平越高。 火箭推进方式不同,其工作原理和系统 组成相差很大,主要结构也有所不同, 例如核火箭在结构上以及材料的应用上 需要考虑核防护、核污染、高温冷却等 要求。
液体火箭结构一般由头部、头部整流罩 、氧化剂贮箱和燃料(燃烧剂)贮箱、 仪器舱、级间段、发动机推力结构、尾 舱等部分组成(图1),需要分离的部位 有分离连接装置。
固体火箭发动机结构由前封头、外壳、 装药、喷管装置和后封头等部分组成。 封头、外壳和喷管装置构成发动机燃烧 室,固体推进剂在其中燃烧。燃烧室能 承受1~20兆帕(约10~200大气压)高 压和 2500~3500K高温,并具有足够的 动强度。前封头上通常装有点火装置。 前封头是薄壁结构,用金属制成,形状 有球形、椭球形或环-球形。大型固体火 箭发动机常分段制造,靠增加段数获得所 需的推力,外壳为薄壁壳体,用合金钢 、铝合金、复合材料制成。外壳内壁有 浸胶石棉布隔热层。外壳外表面也涂有 很薄的隔热层,以减小气动加热的影响 。喷管装置(单喷管或多喷管)固定或 铰接在火箭发动机后封头上,在控制系 统操纵下使燃气流偏转,产生控制力矩 。喷管装置在高温条件下工作,经受燃 烧产物的强烈侵蚀,需要采用耐热材料 。
㈡ gck壳体如何计算
GCK壳体的计算主要依据其结构设计、材料性质以及所承受的荷载或外因作用。
GCK壳体的计算是一个涉及多学科知识的复杂过程,它不仅仅是对壳体几何尺寸的计算,还包括对其在特定环境下所表现的应力、变形及稳定性等方面的综合评估。具体来说,壳体的计算需要考虑以下几个关键因素:
1. 结构设计:GCK壳体的结构设计是其计算的基础。这包括壳体的形状、尺寸、壁厚以及内部构造形式等。不同的结构设计会直接影响到壳体的力学性能和承载能力。例如,薄壳结构由于其较轻的重量和较高的强度,被广泛应用于各种工程技术领域,包括建筑工程中的各种薄壳屋盖及薄壳基础。
2. 材料性质:壳体的材料性质也是计算中不可忽视的重要因素。不同的材料具有不同的力学性能,如弹性模量、屈服强度、抗拉强度等,这些都会影响到壳体的承载能力和变形特性。因此,在计算过程中,需要根据实际使用的材料,合理选择相应的力学参数。
3. 荷载及外因作用:GCK壳体在使用过程中,会受到各种荷载和外因作用的影响,如静力荷载、动力荷载、温差变化、基础沉陷等。这些因素都会导致壳体产生应力、变形甚至破坏。因此,在计算过程中,需要充分考虑这些因素的影响,通过合理的假设和简化,建立相应的数学模型进行计算分析。
4. 计算方法:针对GCK壳体的计算,可以采用多种方法进行。常用的方法包括解析法和数值计算法。解析法是通过建立壳体的力学模型,利用力学原理和数学方法推导出壳体的应力和变形等参数。数值计算法则是通过有限元等数值方法,将壳体离散化为一系列单元,通过计算机模拟壳体的受力过程,得到壳体的应力和变形等参数。这些方法各有优缺点,需要根据具体情况选择合适的计算方法。
综上所述,GCK壳体的计算是一个综合考虑结构设计、材料性质、荷载及外因作用以及计算方法等多方面因素的复杂过程。在实际应用中,需要根据具体情况进行详细的分析和计算,以确保壳体的安全性和可靠性。