固体火箭发动机装药构型设定方法、装置和设备制造方法及图纸

本申请涉及固体火箭发动机装药构型设定方法、装置和设备，方法包括：在燃面计算程序中建立装药构型组件库，将固体火箭发动机常用的特征形体参数化建模；对固体火箭发动机完整装药构型进行分解判断，确定构成完整装药所需的外轮廓构型组件及空腔构型组件；对每一个构型组件进行参数化设置，判断构型组件的布尔属性为布尔增或布尔减，确定构型组件的轴向位置、径向位置、形状和数量；在燃面计算程序中将燃面计算域离散化，引入布尔增对应的

【技术实现步骤摘要】
固体火箭发动机装药构型设定方法、装置和设备
本申请涉及飞行器发动机设计
，特别是涉及一种固体火箭发动机装药构型设定方法、装置和设备。
技术介绍
固体火箭发动机是导弹、火箭等航天运载器的重要动力系统之一。固体火箭发动机通过药形的选择和结构的调整以适应发动机和飞行器任务的特殊需要，是发动机设计的重要工作之一。由于内弹道曲线与药柱燃面面积的变化趋势一致，设计人员通过不断调整药柱的几何构型来合理设计燃面随肉厚推移的变化关系，获得满足战术性能要求的推力方案。同时固体火箭发动机内部边界几何形状随药柱结构的不同而千变万化，因此，与药柱几何形状有关的计算网格生成、边界条件的确定都比较困难，准确的药柱三维几何表征是燃面计算的基础。目前常用的燃面计算方法有：基于计算机图形学的燃面计算以及基于离散方法装药燃面计算。然而，在实现本专利技术过程中，专利技术人发现前述传统的固体火箭发动机燃面计算方法中，仍存在着装药构型设计效率不高的技术问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种简单、高效且快速的固体火箭发动机装药构型设定方法、一种固体火箭发动机装药构型设定装置、一种计算机设备以及一种计算机可读存储介质。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用以下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供一种固体火箭发动机装药构型设定方法，包括步骤：在燃面计算程序中建立装药构型组件库，将固体火箭发动机常用的特征形体参数化建模；对固体火箭发动机完整装药构型进行分解判断，确定构成完整装药所需的外轮廓构型组件及空腔构型组件；对每一个构型组件进行参数化设置，判断所述构型组件的布尔属性为布尔增或布尔减，确定构型组件的轴向位置、径向位置、形状和数量；在燃面计算程序中将燃面计算域离散化，引入布尔增对应的函数和布尔减对应的函数；在燃面计算程序中判断装药轮廓位置；在燃面计算程序中判断装药空腔位置；在燃面计算程序中，根据函数和函数，确定复杂三维装药的药柱部分、空腔部分和装药初始燃面。另一方面，还提供一种固体火箭发动机装药构型设定装置，包括：参数化模块，用于在燃面计算程序中建立装药构型组件库，将固体火箭发动机常用的特征形体参数化建模；组件确定模块，用于对固体火箭发动机完整装药构型进行分解判断，确定构成完整装药所需的外轮廓构型组件及空腔构型组件；布尔判断模块，用于对每一个构型组件进行参数化设置，判断构型组件的布尔属性为布尔增或布尔减，确定构型组件的轴向位置、径向位置、形状和数量；离散处理模块，用于在燃面计算程序中将燃面计算域离散化，引入布尔增对应的函数和布尔减对应的函数；轮廓位置模块，用于在燃面计算程序中判断装药轮廓位置；空腔位置模块，用于在燃面计算程序中判断装药空腔位置；构型确定模块，用于在燃面计算程序中，根据函数和函数，确定复杂三维装药的药柱部分、空腔部分和装药初始燃面。又一方面，还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述固体火箭发动机装药构型设定方法的步骤。再一方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述固体火箭发动机装药构型设定方法的步骤。上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：上述固体火箭发动机装药构型设定方法、装置和设备，通过装药构型组件化的方法，在燃面计算过程中将复杂三维装药分解为一系列简单的特征形体的组合，如翼形特征、楔形特征、星形特征等，然后通过布尔运算将特征形体进行合并，得出完整装药构型。相比于传统的装药构型设计方法，提供的上述方法相对简便，只需人工确定每个构型的位置和几何参数，无需人工设定整体特征，在对装药初始构型的修改中可以针对部件进行修改，大大减少了整体工作量，大幅提高了装药构型设计效率。附图说明图1为一个实施例中固体火箭发动机装药构型设定方法的流程示意图；图2为一个实施例中几种常见药柱特征形体的示意图；其中，（a）为圆柱体，（b）为半椭球体，（c）为翼形，（d）为圆台，（e）为星形内孔，（f）为应力释放槽；图3为一个实施例中一种自定义造型的示意图；其中，（a）为自定义特征截面，（b）为特征造型体；图4为一个实施例中应用上述装药构型设定方法的流程示意图；图5为一个实施例中复杂三维翼柱形装药构型的示意图；图6为一个实施例中复杂三维翼柱形装药三维示意图；图7为一个实施例中复杂三维翼柱形装药组件化方法构造示意图；图8为一个实施例中复杂三维翼柱形装药燃面推移计算结果示意图；其中，（a）为燃面-肉厚曲线，（b）为药柱体积-肉厚曲线；图9为一个实施例中双星孔型装药构型示意图；图10为一个实施例中双星孔装药三维示意图；图11为一个实施例中双星孔装药组件化方法构造示意图；图12为一个实施例中双星孔装药燃面推移计算结果示意图；（a）为燃面-肉厚曲线，（b）为药柱体积-肉厚曲线；图13为一个实施例中固体火箭发动机装药构型设定装置的模块结构示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件，即也可以是间接连接到另一个元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。在传统的固体火箭发动机燃面计算方法中，基于计算机图形学的燃面计算，是通过CAD软件进行初始时刻燃面建模，随燃面推移，手动画出新的燃面形状，经此循环，便可得到每一时刻装药的形状及对应的燃面曲线，进而进行发动机性能仿真。此类方法在工业生产中用的最多，因为其可视性较强，能直观表达图形的变化状况。而基于离散方法装药燃面计算，具体是：首先进行装药初始化，通过参数化建模软件建立药柱的三维模型，并将该模型表面离散化导入燃面计算程序。在燃面计算程序中，对于整个装药的燃面计算域进行网格划分，然后使用不同方法进行燃面推移求解，常用的燃面推移计算方法有：其一是最小距离函数法：计算装药内部各网格节点到初始燃面的距离，即最小距离函数，按照装药平行层推移规律，选取所有最小距离函数值等于已燃厚度的点，即可组成已燃厚度时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体火箭发动机装药构型设定方法，其特征在于，包括步骤：/n在燃面计算程序中建立装药构型组件库，将固体火箭发动机常用的特征形体参数化建模；/n对固体火箭发动机完整装药构型进行分解判断，确定构成完整装药所需的外轮廓构型组件及空腔构型组件；/n对每一个构型组件进行参数化设置，判断所述构型组件的布尔属性为布尔增或布尔减，确定所述构型组件的轴向位置、径向位置、形状和数量；/n在所述燃面计算程序中将燃面计算域离散化，引入布尔增对应的

【技术特征摘要】
1.一种固体火箭发动机装药构型设定方法，其特征在于，包括步骤：
在燃面计算程序中建立装药构型组件库，将固体火箭发动机常用的特征形体参数化建模；
对固体火箭发动机完整装药构型进行分解判断，确定构成完整装药所需的外轮廓构型组件及空腔构型组件；
对每一个构型组件进行参数化设置，判断所述构型组件的布尔属性为布尔增或布尔减，确定所述构型组件的轴向位置、径向位置、形状和数量；
在所述燃面计算程序中将燃面计算域离散化，引入布尔增对应的函数和布尔减对应的函数；
在所述燃面计算程序中判断装药轮廓位置；
在所述燃面计算程序中判断装药空腔位置；
在所述燃面计算程序中，根据所述函数和所述函数，确定复杂三维装药的药柱部分、空腔部分和装药初始燃面。


2.根据权利要求1所述的固体火箭发动机装药构型设定方法，其特征在于，布尔增对应的所述函数定义为：



布尔减对应的函数定义为：

。


3.根据权利要求2所述的固体火箭发动机装药构型设定方法，其特征在于，在所述燃面计算程序中判断装药轮廓位置的步骤，包括：
分别计算所述燃面计算域内各网格节点与每一个外轮廓构型组件的位置关系；
基于所述位置关系，设定轮廓判断逻辑；所述轮廓判断逻辑为：对于任一所述网格节点，若所述网格节点位于任一外轮廓构型组件内，则所述网格节点的，否则所述网格节点的；
计算所有网格节点的函数的值，提取的所有所述网格节点，得到装药轮廓内的位置；
利用二分法求解得到所述燃面计算程序中与之间的分界面。


4.根据权利要求2所述的固体火箭发动机装药构型设定方法，其特征在于，在所述燃面计算程序中判断装药空腔位置的步骤，包括：
分别计算所述燃面计算域内各网格节点与每一个空腔构型组件的位置关系；
基于所述位置关系，设定空腔判断逻辑；所述空腔判断逻辑为：对于任一所述网格节点，若所述网格节点位于任一空腔构型组件内，则所述网格节点的，否则所述网格节点的；
提取的所有所述网格节点，得到装药空腔外的位置；
利用二分法求解得到所述燃面计算程序中与之间的分界面。


5.根据权利要求2至4任一项所述的固体火箭发动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：武泽平，彭博，王东辉，张为华，李国盛，杨家伟，张士峰，江振宇，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43