固体火箭发动机CAD系统的研究与软件开发
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摘要
本文将固体火箭发动机设计与计算机辅助设计相结合，建立了一套固体火箭发动机计算机辅助设计系统软件(简称RECAD)，整个系统软件集成了计算分析、数据库管理系统和工程绘图三个子系统。计算分析子系统包括火箭发动机总体优化设计、内弹道计算、热力参数计算、发动机壳体应力有限元分析、结构特征值计算、质点外弹道计算、点火装置的设计计算。数据库管理系统建立了一些常用材料数据库、常用参数数据库及火箭发动机产品数据库，并建有完整的管理系统支持对这些数据库进行修改、查询、增加和删除。工程绘图可以绘制二维曲线图和零部件图，其中二维曲线包括有内弹道压(推)力—时间曲线、质点外弹道动态模拟曲线；零部件图包括有标准螺栓与螺纹孔、燃烧室结构图、装药设计截面图、连接底结构图、喷管结构图及火箭发动机总体装配图。整个系统具有十分友好的用户界面，只需通过给出一定原始数据，就可实现用户的设计工作并支持对原始数据修改完成用户对设计的修改。经过实例测试，证明该软件系统具有一定的实用价值。
In this paper, solid rocket motor design theory is combined with computer-aided design method and a solid rocket motor computer aided design (RECAD) system has been set up, which is composed of three child system which are calculation analysis, database management system and engineering drawing. The child system of calculation analysis includes the optimization design of total parameters of solid rocket motor, the calculation of internal trajectory, the calculation of thermodynamic parameters, the limited element analysis for stress of motor shell, the calculation of structure characteristic parameters, the calculation of particle external trajectory, the design and calculation of the ignition device. Database management system consists of some standard material database, standard parameter database and solid rocket motor product database. A complete management system is founded, which support to modify, look up, append and delete these database. Engineering drawing system can draw two dimension curve graphs, main detail drawing and assembly drawing. The curve of internal trajectory and dynamic simulation of particle external trajectory. The detail drawing includes the graph of chamber, grain design, connection body, nozzle, some standard part. This system software have good interface for the user. This system software can finish the user's design through user input some basic datum, and it support the user modify his design by modify the basic datum. An example of solid rocket motor design proved that the RECAD system software is effective and convenient in solid rocket motor design.
In this paper, solid rocket motor design theory is combined with computer-aided design method and a solid rocket motor computer aided design (RECAD) system has been set up, which is composed of three child system which are calculation analysis, database management system and engineering drawing. The child system of calculation analysis includes the optimization design of total parameters of solid rocket motor, the calculation of internal trajectory, the calculation of thermodynamic parameters, the limited element analysis for stress of motor shell, the calculation of structure characteristic parameters, the calculation of particle external trajectory, the design and calculation of the ignition device. Database management system consists of some standard material database, standard parameter database and solid rocket motor product database. A complete management system is founded, which support to modify, look up, append and delete these database. Engineering drawing system can draw two dimension curve graphs, main detail drawing and assembly drawing. The curve of internal trajectory and dynamic simulation of particle external trajectory. The detail drawing includes the graph of chamber, grain design, connection body, nozzle, some standard part. This system software have good interface for the user. This system software can finish the user's design through user input some basic datum, and it support the user modify his design by modify the basic datum. An example of solid rocket motor design proved that the RECAD system software is effective and convenient in solid rocket motor design.
引文
1．董师颜．固体火箭发动机原理．第1版．北京：国防工业出版社，1983．6
2．徐明友．火箭外弹道学．第1版．北京：兵器工业出版社，1989．1
3．刘树华等．火箭弹设计．第1版．北京：国防工业出版社，1984．12
4．董师颜，张兆良．固体火箭发动机原理．第1版．北京：北京理工大学出版社，1996．3
5．季宗德，周长省，丘光申．火箭弹设计理论．第1版．北京：兵器工业出版社，1995．12
6．王克秀等．固体火箭推进剂及燃烧．第1版．北京：国防工业出版社，1983．11
7．李定禾等．微型计算机FORTRAN语言及应用．第1版．北京：电子工业出版社，1988．5
8．吴鹤龄．数据库原理与设计．第1版．北京：国防工业出版社．1987．12
9．黄士振．有限元法．第1版．南京：南京理工大学，1994．10
10．谭浩强．C语言程序设计．第1版．北京：清华大学出版社，1991．7
11．鞠玉涛．炮兵远程火箭弹计算机辅助设计研究，南京理工大学硕士论文，1996．1
12．刘福才．火箭弹CAD．南京理工大学硕士论文，1997．1
13．吴心平．计算机在固体火箭发动机设计中的应用．西北工业大学，1992．5
14．何洪庆，刘宇．固体火箭发动机的CAD和CAM设想．西北工业大学，1989．10
15．张玉成等．人机交互式固体火箭发动机计算机辅助设计．北京理工大学，1990．10
16．鲍福廷等．固体火箭发动机装药CAD．固体火箭技术，1994(3)1-6
17．火炮结构总体CAD(地炮部分)软件需求说明书．华东工学院一系，1992．9
18．刘恩福，杨松林．工程CAD基础及应用．第1版．北京：机械工业出版社，1998．12
19．Brian Overland著，王洪等译．Visual Basic 6.0易学易用．第1版．北京：人民邮电出版社．1999．5
20．王元有等．固体火箭发动机设计．第1版．北京：国防工业出版社．1984．11
21．孙菊芳等．有限元法及其应用．第1版．北京：北京航空航天大学出版社．1990．7
22．杨索敏等．AutoCAD 2000定制与开发．第1版．北京：北京人民邮电出版社．2000
23．徐源等．AutoCAD 2000二次开发技术．第1版．北京：北京人民交通出版社．2001
24．萨师煊，王珊．数据库系统概论．第2版．北京：化学工业出版社．1991
25．王光标等编．固体火箭发动机设计．北京：航空专业教材编审室，1985
26．和克智．C++程序设计．第二版．西安：西安交通大学出版社，1999．8
27．李宜敏等编．固体火箭发动机原理．北京：北京航空航天大学出版社，1991
28．张振鹏主编．固体火箭发动机计算机辅助设计．北京：北京航空航天大学出版社，1996．7
29．陈汝训等编．固体火箭发动机设计与研究．北京：宇航出版社，1991
30．毛根旺．复合固体推进剂点火研究．推进技术，1983(13)
31．李健松等编．固体发动机设计．国防科技大学，1991
32. Steve Oualline. Practical C++ Programming. O'Reilly & Associates, Inc.,1995
33. User's manual for Solid Propulsion Optimization Code volume Ⅲ. Program Description ADA-108-226,1981
34. David L. Gerhardt. USE OF MICROCOMPUTER FOR IMTERACTIVE SOLID ROCKET MOTOR PRELIMINARY DESIGN, AIAA-87-1734.
35. Kenneth O. Davidian. Development im Redes. The Rocket Engine Design Expert System. NASA 91-10119
36. Coats O E etal. A Computer Program for the Prediction of Solid Propellant Rocket Motor Performance, Vol. Ⅰ. AD-A015140,1975
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