本发明属于固体火箭发动机领域，具体涉及一种满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法及结构。
背景技术：
1、大口径固体火箭发动机由点火系统、燃烧室、装药及喷管等部分组成。其中，燃烧室是整个系统承力结构的一部分，并且是装药贮存和推进剂燃烧的容腔，具有承受高温、高压的能力。在固体火箭发动机工作过程中，燃烧室的温度达到3000k以上，燃烧室同时需要承受高温、高压燃气和凝相粒子的冲刷。在飞行器主动段飞行机动过程中，燃烧室局部区域受燃气和凝相粒子的冲刷尤为显著。为避免燃烧室壳体受损失稳，需要在燃烧室壳体内表面设置绝热层结构，在冲刷显著部位对绝热层进行加厚补强设计。目前的大口径固体火箭的绝热层结构设计一般基于燃烧室各段接触燃气和凝相粒子的时间来设计燃烧室各段绝热层厚度；但是对飞行器主动段飞行机动导致固体火箭发动机燃烧室局部受到过载烧蚀的不利影响缺乏认识；在过载条件下，对绝热材料烧蚀率的影响变化规律缺乏系统的设计指导；并且，往复滚转对发动机燃烧室壳体局部区域的影响范围和程度的认识也不足，相应部位绝热层结构设计的不充分可能会导致燃烧室壳体烧穿，从而导致发动机解体。因此，传统大口径固体火箭的绝热层设计方法及结构难以满足飞行器主动段飞行机动的绝热需求，绝热层结构设计亟需考虑局部过载烧蚀对绝热结构的影响，进行绝热补强结构设计。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，为了解决传统大口径固体火箭的绝热层设计方法及结构难以满足飞行器主动段局部的绝热设计的问题，提出了一种满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法及结构，突破了常规大口径固体火箭发动机绝热层设计手段，实现了绝热型面精细化设计。
2、满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法，包括如下步骤：
3、步骤一：使用standard湍流模型对发动机进行发动机内流场两相流数值仿真；
4、发动机内流场两相流数值仿真的输入参数包括过载、滚转、流量和颗粒粒径；
5、步骤二：确定补强区域范围；
6、确定补强区域范围的步骤为：根据发动机内流场两相流数值仿真获得颗粒浓度分布，并计算平均颗粒浓度；
7、补强区域范围为：颗粒浓度分布高于平均颗粒浓度20%的区域；
8、步骤三：确定补强结构绝热材料的厚度；
9、步骤四：设计补强结构；
10、根据补强区域范围和补强结构绝热材料厚度设计补强结构。
11、更进一步的，所述步骤三中，确定补强结构绝热材料的厚度的步骤为：
12、根据发动机内流场两相流数值仿真结果，采用过载烧蚀模拟发动机并进行烧蚀试验，依据烧蚀试验获取补强结构绝热材料的烧蚀率；补强结构绝热材料的厚度为补强结构的烧蚀率与烧蚀时间的积。
13、更进一步的，一种基于满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法设计的结构，包括发动机燃烧室和绝热补强结构；所述发动机燃烧室的后筒段为空心圆柱体；所述发动机燃烧室内表面设置绝热补强结构；所述绝热补强结构为空心筒体；所述绝热补强结构的轴与发动机燃烧室的轴线共线；所述绝热补强结构内表面依次嵌套设置第一凸台、第二凸台和第三凸台；所述第一凸台、第二凸台和第三凸台均为空心圆柱体；所述第一凸台的内表面设置第二凸台；所述第二凸台的内表面设置第三凸台；所述第一凸台的高大于第二凸台的高；所述第二凸台的高大于第三凸台的高；所述第一凸台、第二凸台和第三凸台的底面为距离发动机燃烧室后裙最近的面；所述第一凸台、第二凸台和第三凸台的底面共面；所述绝热补强结构横截面的圆心角为；所述绝热补强结构的外表面覆盖定过载和主动段往复滚转形成的烧蚀显著区域，即补强区域范围。
14、更进一步的，所述的值为90度。
15、更进一步的，所述绝热补强结构的材料为三元乙丙橡胶。
16、更进一步的，所述第一凸台径向的厚度为8mm。
17、更进一步的，所述第二凸台径向的厚度为6mm。
18、更进一步的，所述第三凸台径向的厚度为4mm。
19、本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明增加了补强结构区域的绝热厚度，绝热厚度至少增加1倍，可以提高大口径固体火箭发动机燃烧室的抗烧蚀性能和隔热性能，保证在定过载烧蚀与主动段往复滚转条件下，燃烧室壳体不被高温燃气和凝相粒子严重烧蚀，提升发动机工作的安全性。
1.一种满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法，其特征在于，所述发动机内流场两相流数值仿真的输入参数包括过载、滚转、流量和颗粒粒径。
3.根据权利要求1所述的一种满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法，其特征在于，所述步骤三中，确定补强结构绝热材料厚度的步骤为：
4.一种基于权利要求1所述的一种满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法设计的结构，包括发动机燃烧室和绝热补强结构；所述发动机燃烧室的后筒段为空心圆柱体，其特征在于：所述发动机燃烧室内表面设置绝热补强结构；所述绝热补强结构为空心筒体；所述绝热补强结构的轴与发动机燃烧室的轴线共线；所述绝热补强结构内表面依次嵌套设置第一凸台、第二凸台和第三凸台；所述第一凸台、第二凸台和第三凸台均为空心圆柱体；所述第一凸台的内表面设置第二凸台；所述第二凸台的内表面设置第三凸台；所述第一凸台的高大于第二凸台的高；所述第二凸台的高大于第三凸台的高；所述第一凸台、第二凸台和第三凸台的底面为距离发动机燃烧室后裙最近的面；所述第一凸台、第二凸台和第三凸台的底面共面；所述绝热补强结构横截面的圆心角为；所述绝热补强结构的外表面覆盖定过载和主动段往复滚转形成的烧蚀显著区域，即补强区域范围。
5.根据权利要求4所述的基于一种满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法设计的结构，其特征在于：所述的值为90度。
6.根据权利要求4所述的基于一种满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法设计的结构，其特征在于：所述绝热补强结构的材料为三元乙丙橡胶。
7.根据权利要求4所述的基于一种满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法设计的结构，其特征在于：所述第一凸台径向的厚度为8mm。
8.根据权利要求4所述的基于一种满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法设计的结构，其特征在于：所述第二凸台径向的厚度为6mm。
9.根据权利要求4所述的基于一种满足过载烧蚀的大口径发动机绝热补强方法设计的结构，其特征在于：所述第三凸台径向的厚度为4mm。
