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固体火箭喷管中的烧蚀控制机制 被引量：19
1
作者 何洪庆 周旭 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第4期36-41,共6页
对碳基材料,以热化学烧蚀三方程模型为基础,在考虑粒子侵蚀,烧蚀与传热耦合的情况下,进行了全喷管烧蚀控制机制的研究,喷管中的烧蚀控制机制有化学动力学控制,扩散控制和双控制三种机制。通过研究,得到如下结论:1)对于由扩散控制和化学... 对碳基材料,以热化学烧蚀三方程模型为基础,在考虑粒子侵蚀,烧蚀与传热耦合的情况下,进行了全喷管烧蚀控制机制的研究,喷管中的烧蚀控制机制有化学动力学控制,扩散控制和双控制三种机制。通过研究,得到如下结论:1)对于由扩散控制和化学动力学控制确定的烧蚀率相差约20倍以上时,可以简化为按烧蚀率低的一种控制机制来计算;否则,应当按既考虑扩散控制,又考虑化学动力学控制的双控制机制来计算。2)在固体火箭喷管中,大体上喉部和扩张段的烧蚀是化学动力学控制的,而收敛段的烧蚀是由扩散控制的。3)由于在收敛段由两种机制控制的烧蚀率相差较小,因此,在收敛段的烧蚀率应当按双控制机制来计算。喉部和扩张段的烧蚀可简化为动力学控制机制。 展开更多
关键词 火箭发动机 喷管 烧蚀 性能
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固体火箭喷管烧蚀和传热的基本问题 被引量：12
2
作者 何洪庆 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第3期22-28,35,共8页
总结固体火箭复合结构全喷管烧蚀和传热计算中的基本问题:二相跨音速喷管粘流,燃气与喷管壁面的换热,不同材料的热化学烧蚀模型,粒子侵蚀,烧蚀控制机制,移动边界下的瞬时导热,烧蚀与传热的耦合,复合结构全喷管烧蚀和传热的CAD,以及测试... 总结固体火箭复合结构全喷管烧蚀和传热计算中的基本问题:二相跨音速喷管粘流,燃气与喷管壁面的换热,不同材料的热化学烧蚀模型,粒子侵蚀,烧蚀控制机制,移动边界下的瞬时导热,烧蚀与传热的耦合,复合结构全喷管烧蚀和传热的CAD,以及测试等。在解决基本问题的基础上,对复合结构全喷管可获得其烧蚀率和温度分布。 展开更多
关键词 火箭发动机 喷管 烧蚀 温度分布
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改进模拟退火算法的喷管动力学模型修正 被引量：15
3
作者 杜大华 贺尔铭 李磊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期632-638,共7页
为获得液体火箭发动机喷管高精度的结构动力学有限元模型,提出一种基于改进模拟退火算法(Improved Simulation Annealing Algorithm,ISAA)的有限元模型修正方法。首先,将复杂的薄壁夹层板喷管等效为复合材料层合壳,建立喷管的参数化有... 为获得液体火箭发动机喷管高精度的结构动力学有限元模型,提出一种基于改进模拟退火算法(Improved Simulation Annealing Algorithm,ISAA)的有限元模型修正方法。首先,将复杂的薄壁夹层板喷管等效为复合材料层合壳,建立喷管的参数化有限元模型;在此基础上,以结构模态参数为参考基,构造出联合使用模态频率及模态振型的目标函数,并运用灵敏度分析提取设计变量,从而建立其优化模型;提出带记忆、局部搜索功能的改进模拟退火算法,运用ISAA在设计空间进行多目标全局寻优;最后,采用基于MSC Patran/Nastran软件平台二次开发的结构动力学模型修正软件ZDXZ V1.0进行模型修正,并对模型修正方法的有效性进行了校验。结果表明,修正后喷管的前3阶计算模态频率与试验值相对误差小于2%,振型相关性最小MAC值大于0.9,大大提升了喷管模型的动力学符合性,模型精度满足工程应用要求;表明所述模型修正策略的有效性,该方法具有高效、强鲁棒性等特点,适合于大型复杂结构的模型修正。 展开更多
关键词 模型修正 灵敏度分析 改进模拟退火算法 液体火箭发动机 喷管
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液体火箭发动机复合材料喷管延伸段研究进展 被引量：14
4
作者 刘昌国 邱金莲 陈明亮 《火箭推进》 CAS 2019年第4期1-8,共8页
喷管延伸段是液体火箭发动机的重要零部件,直接关系到发动机真空比冲性能的高低和其重量特性指标的优劣。近些年来,由于复合材料具有耐热、抗热震性能好、抗疲劳性能好、耐氧化腐蚀以及密度低等优点,复合材料在液体火箭发动机喷管延伸... 喷管延伸段是液体火箭发动机的重要零部件,直接关系到发动机真空比冲性能的高低和其重量特性指标的优劣。近些年来,由于复合材料具有耐热、抗热震性能好、抗疲劳性能好、耐氧化腐蚀以及密度低等优点,复合材料在液体火箭发动机喷管延伸段上得到了越来越广泛的应用。仅在2018年下半年,国内就先后有高室压10kN复合材料发动机完成某导弹武器飞行和5000N复合材料喷管延伸段发动机完成远征三号上面级飞行。通过查阅国内外文献,系统总结了国内外液体火箭发动机用复合材料喷管延伸段的研究及应用现状,综述了复合材料喷管延伸段预制体的一维缠绕成型、三维编织成型以及三维针刺成型技术及其气相法和液相法复合致密化技术,分析了国内的主要差距并提出了发展建议。 展开更多
关键词 火箭发动机 复合材料 喷管延伸段 成型技术 致密化技术
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多喷管液体火箭动力系统尾焰流场特性研究 被引量：13
5
作者 乔野 聂万胜 +1 位作者 丰松江 吴高杨 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期356-363,共8页
为深入研究多喷管液体火箭动力系统尾焰流场特性,以由10台液体火箭发动机组成的多喷管动力系统为模型,采用耦合了Realizable k-ε湍流模型的N-S方程描述尾焰流动过程,考虑复燃反应的影响,并运用压力的隐式算子分割(PISO)算法进行求解,... 为深入研究多喷管液体火箭动力系统尾焰流场特性,以由10台液体火箭发动机组成的多喷管动力系统为模型,采用耦合了Realizable k-ε湍流模型的N-S方程描述尾焰流动过程,考虑复燃反应的影响,并运用压力的隐式算子分割(PISO)算法进行求解,实现了以液氢液氧和液氧煤油为推进剂的两种不同发动机尾焰的混合计算,得到了不同飞行高度下火箭动力系统的尾焰流场结构及其参数分布情况。结果表明:随着飞行高度的升高,尾焰的膨胀角度越来越大,尾焰间的相互作用加强。由于复燃反应及尾焰间相互作用影响,尾焰流场会出现局部高温区域,同时火箭底部及喷管周围会出现旋流,旋流会卷吸尾焰高温燃气,从而会对火箭底部进行烧蚀,需要对其采取相应的热防护措施。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 多喷管 复燃反应 尾焰 数值仿真
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喷管分离流动与侧向载荷定常数值模拟 被引量：12
6
作者 刘亚冰 王长辉 许晓勇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2114-2118,共5页
利用商业CFD软件,进行了三维、有粘、定常计算,模拟了某液体火箭大面积比喷管地面条件下的分离流动.计算了多个不同入口总压下的工况.其结果预示了该喷管的分离流动在不同入口总压下的激波模态变化,并获得了非对称分离及其造成的侧向载... 利用商业CFD软件,进行了三维、有粘、定常计算,模拟了某液体火箭大面积比喷管地面条件下的分离流动.计算了多个不同入口总压下的工况.其结果预示了该喷管的分离流动在不同入口总压下的激波模态变化,并获得了非对称分离及其造成的侧向载荷的分布情况.计算为进一步相关研究打下了基础. 展开更多
关键词 液体火箭发动机 喷管 分离流动 侧向载荷 数值模拟
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火箭喷管内三维非对称流场的数值模拟研究 被引量：7
7
作者 武晓松 王政时 季宗德 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期6-10,共5页
利用特征线方法数值模拟了双圆弧和抛物线两种特型喷管中的三维非对称定常等熵的超音速流场。计算出的喷管侧向力数据与实验结果吻合。沿喷管轴线方向，侧向力曲线具有明显的摆动特性，且在轴线上存在着零点。计算表明，抛物线喷管的侧... 利用特征线方法数值模拟了双圆弧和抛物线两种特型喷管中的三维非对称定常等熵的超音速流场。计算出的喷管侧向力数据与实验结果吻合。沿喷管轴线方向，侧向力曲线具有明显的摆动特性，且在轴线上存在着零点。计算表明，抛物线喷管的侧向力曲线滞后于双圆弧喷管，并具有不同的摆动波长，说明型面是影响侧向力摆动特性的重要因素。 展开更多
关键词 火箭发动机 喷管 流动分布 特征线法 数值模拟
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高硅氧/酚醛喷管扩张段的温度场计算与测定 被引量：11
8
作者 王思民 周旭 何洪庆 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第5期23-29,共7页
本文通过圆柱座标系径向瞬时热传导偏微分方程,对喷管硅基内衬扩张段进行了温度分布数值计算.喷管结构是以石墨为喉衬,高硅氧/酚醛为收敛段、扩张段内衬,并为喉部背衬;壳体是钢.计算中考虑材料烧蚀时形成炭化层、热解层、原始材料层等... 本文通过圆柱座标系径向瞬时热传导偏微分方程,对喷管硅基内衬扩张段进行了温度分布数值计算.喷管结构是以石墨为喉衬,高硅氧/酚醛为收敛段、扩张段内衬,并为喉部背衬;壳体是钢.计算中考虑材料烧蚀时形成炭化层、热解层、原始材料层等多层结构,以及烧蚀边界的退移和材料物性随温度的变化.通过座标变换,将移动边界问题转化为定边界问题,计算结果与实验结果吻合良好. 展开更多
关键词 火箭发动机 喷管 热屏蔽层 温度分布
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塞式喷管多参数性能优化计算 被引量：10
9
作者 覃粒子 刘宇 王一白 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期28-33,共6页
从影响塞式喷管推力性能的因素中总结出内喷管倾角、内膨胀比、总膨胀比、燃气总压和飞行高度这五个主要因素 ,并以推力最大为目标函数运用枚举和逐层优化的方法对上述五个参数的取值进行优化计算 ,提出了对这五个参数进行优化取值的方... 从影响塞式喷管推力性能的因素中总结出内喷管倾角、内膨胀比、总膨胀比、燃气总压和飞行高度这五个主要因素 ,并以推力最大为目标函数运用枚举和逐层优化的方法对上述五个参数的取值进行优化计算 ,提出了对这五个参数进行优化取值的方法并得到了相关结论。其结论可为实际的塞式喷管发动机设计研制提供部分的理论依据 。 展开更多
关键词 火箭发动机 推力性能 能数优化 塞式喷管发动机 计算
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塞式喷管型面优化 被引量：9
10
作者 戴梧叶 刘宇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期26-30,共5页
为了使塞式喷管发动机的总冲最大 ,利用数值计算方法对塞式喷管型面进行了全飞行过程的优化。详细介绍了优化模型的建立过程及优化的假设与步骤 ,最后给出了典型优化的结果 ,其结果对塞式喷管的型面设计有很大的参考价值。
关键词 火箭发动机 塞式喷管 数值计算 型面优化
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高硅氧增强塑料烧蚀模型中热解层厚度的探讨 被引量：7
11
作者 蔡体敏 王思民 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1989年第1期10-13,共4页
通过小型实验固体火箭发动机的多次热试车,对喷管扩散段截面上高硅氧酚醛材料的色变厚度进行了观察,对该截面上材料采用红外光谱成份分析和导电性测量,确认了热解层厚度与碳化层厚度具有相同的数量级,可达2.5mm左右.因此,在作高硅氧酚... 通过小型实验固体火箭发动机的多次热试车,对喷管扩散段截面上高硅氧酚醛材料的色变厚度进行了观察,对该截面上材料采用红外光谱成份分析和导电性测量,确认了热解层厚度与碳化层厚度具有相同的数量级,可达2.5mm左右.因此,在作高硅氧酚醛喷管材料的烧蚀与温度场计算时,不宜采用热解面模型,而应采用热解层模型. 展开更多
关键词 火箭发动机 喷管 烧蚀 玻璃纤维 增强塑料
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火箭喷管两相流动性能计算公式 被引量：7
12
作者 陈军 《弹道学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期69-74,共6页
为方便应用两相流动模型对火箭发动机进行性能预示以及提高性能预示精度,利用火箭喷管内的一维两相流动的数值计算数据,通过对火箭喷管一维两相流动参数与纯气相流动变化规律的对比计算与分析,得到火箭喷管在两相流动下的性能(包括质量... 为方便应用两相流动模型对火箭发动机进行性能预示以及提高性能预示精度,利用火箭喷管内的一维两相流动的数值计算数据,通过对火箭喷管一维两相流动参数与纯气相流动变化规律的对比计算与分析,得到火箭喷管在两相流动下的性能(包括质量流量、排气速度和压强比)计算公式.该计算公式考虑了两相流动中所有的因素,如比热比、凝聚相尺寸、凝聚相百分比,甚至喷管尺寸等,具有广泛的适应性.利用这些公式与理论计算结果进行了对比,结果表明其理论预示精度达到千分位至万分位,并使得两相流动模型在火箭发动机中的应用分析得到简化,有利于提高火箭发动机性能的预示精度. 展开更多
关键词 固体火箭发动机 火箭喷管 两相流
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火箭发动机喷管内型面优化设计 被引量：6
13
作者 方国尧 王庆 高山辉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第3期16-21,共6页
以两种空-空导弹固体火箭发动机喷管作为算例,为此,建立固体火箭发动机的质量模型,喷管的质量比冲模型和目标函数模型,选择五种喷管扩散段内型面:锥形喷管,抛物线喷管,双圆弧喷管,二次多项式喷管和三次多项式喷管,进行优化设计,利用优... 以两种空-空导弹固体火箭发动机喷管作为算例,为此,建立固体火箭发动机的质量模型,喷管的质量比冲模型和目标函数模型,选择五种喷管扩散段内型面:锥形喷管,抛物线喷管,双圆弧喷管,二次多项式喷管和三次多项式喷管,进行优化设计,利用优化理论,成功地完成了五个设计变量的优化问题。优化结果表明,所建立的计算模型是正确的,并可用于其它大中型号的喷管设计。 展开更多
关键词 火箭发动机 喷管 设计 固体推进剂
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大型固体火箭发动机喷管故障诊断的流场计算 被引量：3
14
作者 徐旭 蔡国飙 吕振中 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期39-43,共5页
针对某大型固体火箭发动机的喷管喉道后烧穿的故障进行了数值模拟，运用ＴＶＤ（ＴｏｔａｌＶａｒｉａｔｉｏｎＤｉｍｉｎｉｓｈｉｎｇ）ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式求解了喷管内流场的二维轴对称Ｎ－Ｓ方程，获得了流场的详细结构图谱，... 针对某大型固体火箭发动机的喷管喉道后烧穿的故障进行了数值模拟，运用ＴＶＤ（ＴｏｔａｌＶａｒｉａｔｉｏｎＤｉｍｉｎｉｓｈｉｎｇ）ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式求解了喷管内流场的二维轴对称Ｎ－Ｓ方程，获得了流场的详细结构图谱，分析了故障的成因，指出喷管型面的导数不连续会导致当地壁温升高，是引发故障的直接原因。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 喷管 故障诊断 流场 数值仿真
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级间热分离条件下带有延伸喷管的固体火箭发动机尾部流场分析 被引量：6
15
作者 白宏伟 尤军峰 +1 位作者 张铎 姚谦 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期595-598,共4页
通过数值方法求解二维轴对称N-S方程,对级间热分离条件下带有延伸喷管的固体火箭发动机尾部流场进行了数值分析。分析表明,展开前,受限尾流使延伸锥、发动机后封头及基础喷管外壁处于严重的热环境中;展开过程中,尾流作用在延伸锥上的气... 通过数值方法求解二维轴对称N-S方程,对级间热分离条件下带有延伸喷管的固体火箭发动机尾部流场进行了数值分析。分析表明,展开前,受限尾流使延伸锥、发动机后封头及基础喷管外壁处于严重的热环境中;展开过程中,尾流作用在延伸锥上的气动力变化剧烈。计算结果对发动机的热防护设计及展开机构的驱动力设计提供了依据。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 延伸喷管 尾流 级间分离 流场分析
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硅基内衬喷管扩张段烧蚀和温度场的耦合计算方法 被引量：6
16
作者 唐金兰 何洪庆 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1991年第3期19-25,共7页
本文叙述固体火箭喷管扩张段硅基内衬烧蚀和温度场的耦合计算方法.烧蚀采用非定常的液体层烧蚀模型;温度场计算采用圆柱坐标系下的一维径向瞬态导热模型,考虑材料在高温下形成的炭化层和热解层,而由烧蚀产生的边界移动问题用坐标变换的... 本文叙述固体火箭喷管扩张段硅基内衬烧蚀和温度场的耦合计算方法.烧蚀采用非定常的液体层烧蚀模型;温度场计算采用圆柱坐标系下的一维径向瞬态导热模型,考虑材料在高温下形成的炭化层和热解层,而由烧蚀产生的边界移动问题用坐标变换的方法处理.利用烧蚀和导热计算方程组中二者的结合部,通过充分耦合,获得了更准确的预示计算结果. 展开更多
关键词 固体推进剂 火箭发动机 喷管 烧蚀 温度分布
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固体火箭喷管两相粘性跨音速流场计算 被引量：5
17
作者 侯晓 何洪庆 +1 位作者 蔡体敏 吴心平 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1991年第2期9-15,25,共8页
本文进行了固体火箭喷管两相粘性湍流跨音速流场计算.粘性的气相控制方程用隐式近似因子分解法求解,粒子方程采用跟踪粒子轨迹的特征线法求解,粘性湍流选用代数模型,气相和凝相充分地偶合.CFL数可以取500左右,收敛速度快,使粘性两相跨... 本文进行了固体火箭喷管两相粘性湍流跨音速流场计算.粘性的气相控制方程用隐式近似因子分解法求解,粒子方程采用跟踪粒子轨迹的特征线法求解,粘性湍流选用代数模型,气相和凝相充分地偶合.CFL数可以取500左右,收敛速度快,使粘性两相跨音速喷管流场计算耗费的机时达到工程计算可以接受的程度.通过计算,获得了在粘性和粒子同时作用下的流场参数分布.这对固体火箭发动机流场需要同时考虑粒子和粘性作用的专题研究大有裨益. 展开更多
关键词 火箭发动机 喷管 跨音速流动 粘性流动 流场
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液体火箭发动机喷管发汗冷却研究 被引量：5
18
作者 金韶山 姜培学 孙纪国 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1334-1340,共7页
采用SSTk-ω湍流模型对液体火箭发动机喷管发汗冷却进行了全场耦合计算,考虑了不同孔隙率、变物性、可压缩性、多孔介质热弥散效应、微尺度流动以及传质等因素的影响,比对再生冷却分析了不同注入率对壁面温度、冷却效率以及边界层厚度... 采用SSTk-ω湍流模型对液体火箭发动机喷管发汗冷却进行了全场耦合计算,考虑了不同孔隙率、变物性、可压缩性、多孔介质热弥散效应、微尺度流动以及传质等因素的影响,比对再生冷却分析了不同注入率对壁面温度、冷却效率以及边界层厚度的影响;结果表明平均注入率的增大使平均壁温以更大的比例降低,采用发汗冷却的喷管喉部不再是最高温的部位.将CFD计算结果分别与实验以及一维气动公式计算结果进行了比较,证实计算结果可靠. 展开更多
关键词 发汗冷却 液体火箭发动机 拉瓦尔喷管 再生冷却 烧结多孔
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固体火箭喷管颗粒尺寸分级两相跨音速流场计算 被引量：4
19
作者 侯晓 何洪庆 +1 位作者 蔡体敏 吴心平 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1991年第1期1-8,共8页
本文中对固体火箭喷管颗粒尺寸分级的两相跨音速流场作了计算.气相控制方程采用隐式近似因子分解法求解,尺寸分级的颗粒控制方程采用特征线求解,然后,二者进行充分的耦合,可以获得固体火箭发动机含有任意颗粒质量分数和不同颗粒尺寸时... 本文中对固体火箭喷管颗粒尺寸分级的两相跨音速流场作了计算.气相控制方程采用隐式近似因子分解法求解,尺寸分级的颗粒控制方程采用特征线求解,然后,二者进行充分的耦合,可以获得固体火箭发动机含有任意颗粒质量分数和不同颗粒尺寸时轴对称喷管跨音速流场的参数分布.文中讨论了不同颗粒半径和质量分数对流场的影响,对单一颗粒尺寸和颗粒尺寸分级的参数进行了比较.两相耦合计算的迭代收敛速度取决于气相,本文中气相方程求解的格式除部分边界外是隐式的,CFL数可取至6左右,收敛速度快.特别是对颗粒尺寸分级的计算,得益更大,其得益的倍数为颗粒的分级数. 展开更多
关键词 固体推进剂 火箭发动机 喷管 二相流 跨音速流动
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火箭喷管等倾角螺旋槽铣削加工中刀具干涉分析 被引量：4
20
作者 王永青 范金 +1 位作者 林乐忠 卢杰持 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第5期595-597,共3页
为解决具有多种母线轮廓的喷管外表面上铣削加工等倾角螺旋槽 (斜航线 )的难题 ,研制和开发了专用的六轴控制、四轴联动的数控机床和专门的数据处理系统 .当用片铣刀进行铣槽加工时 ,由于是用直线段包络斜航线 ,存在刀具干涉问题 ;刀具... 为解决具有多种母线轮廓的喷管外表面上铣削加工等倾角螺旋槽 (斜航线 )的难题 ,研制和开发了专用的六轴控制、四轴联动的数控机床和专门的数据处理系统 .当用片铣刀进行铣槽加工时 ,由于是用直线段包络斜航线 ,存在刀具干涉问题 ;刀具干涉会引起螺旋槽长度方向和高度方向上的两种误差 .因此对刀具干涉问题进行了系统的分析和研究 。 展开更多
关键词 火箭发动机 火箭喷管 数控切削 等倾角螺旋线 刀具干涉 铣削加工 螺旋模
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