固体发动机金属材料和复合材料壳体水下力学特性分析

刘文一 杨 春 杨培源



固体发动机金属材料和复合材料壳体水下力学特性分析

刘文一1杨 春2杨培源1

（1. 91550部队91分队，大连 116023；2. 北京宇航系统工程研究所，北京 100076）

为了研究固体发动机金属材料壳体和复合材料壳体水下力学特性，建立了两种材料的发动机壳体有限元模型，分别对其进行了屈曲分析、频率响应分析和模态分析。分析结果显示：金属材料壳体抗轴压能力和抗振能力较复合材料壳体弱，若金属材料壳体前后封头人工脱粘材料强度不够，则有可能遭致破坏而使发动机失效。但无论是金属材料壳体还是复合材料壳体，其模态频率都较低，与其在振动时产生最大位移时的频率相差较大，因此，两种材料的壳体均不会与水下航行体发生共振。

固体发动机壳体；屈曲分析；频率响应分析；模态分析

1 引言

固体发动机在水下工作时，受到的载荷很复杂，一方面受到水的压力作用，另一方面受到自身工作时产生的振动和过载等作用。而作为水下航行器的一部分，一方面要求其具有一定的强度和稳定性，另一方面则要求其消极质量较小，以达到较高的推质比[1]。目前应用较广的固体发动机材料有复合材料和金属材料两种，由于金属材料和复合材料弹性模量不同，其承受外载能力也不同，在固体发动机壳体设计选材时，有必要对其水下力学特性进行分析。

2 固体发动机壳体水下受载分析

2.1 水压载荷

航行器在水下运动时，随着深度的变化，外压也随之变化，则航行器承受的静压载荷加大；……