【摘 要】
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固体火箭发动机壳体内绝热层是发动机壳体和推进剂药柱之间的一层隔热、耐烧蚀材料,在固体火箭发动机工作中起着重要的作用。绝热层的成型方法主要有人工贴片法和缠绕成型法。缠绕成型法是使用自动化缠绕设备将具有一定宽度的橡胶带按照所规划的路径缠绕至芯模表面的一种成型方法,相较于人工贴片法,缠绕成型法自动化程度、效率高,且成型质量稳定,是一种更为先进的成型方法。本文针对绝热层缠绕成型运动及缠绕速度控制展开分析研
【基金项目】
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某重大专项子课题（ZQ***********）；
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固体火箭发动机壳体内绝热层是发动机壳体和推进剂药柱之间的一层隔热、耐烧蚀材料,在固体火箭发动机工作中起着重要的作用。绝热层的成型方法主要有人工贴片法和缠绕成型法。缠绕成型法是使用自动化缠绕设备将具有一定宽度的橡胶带按照所规划的路径缠绕至芯模表面的一种成型方法,相较于人工贴片法,缠绕成型法自动化程度、效率高,且成型质量稳定,是一种更为先进的成型方法。本文针对绝热层缠绕成型运动及缠绕速度控制展开分析研究,并开发绝热层缠绕成型过程动态仿真演示系统。主要研究内容如下:（1）根据固体火箭发动机芯模外形特征和缠绕成型要求,在原有的人工贴片工艺基础上设计了绝热层缠绕成型工艺方案以及自动化缠绕设备方案。（2）对绝热层缠绕成型运动学展开分析。建立缠绕成型设备D-H连杆坐标系,分析计算了缠绕设备的位姿变换、运动学逆解和缠绕速度,并分析输带速度与缠绕速度关系,提出输带控制要求。（3）提出了绝热层缠绕成型输带控制方法。根据输带系统的动力学模型,建立输带速度、输带张力、收带电机、放带电机的数学模型,设计模糊自适应PID控制算法,并应用于输带速度与输带张力控制中,在Matlab/Simulink中建立仿真模型,与常规PID控制对比,结果表明:模糊自适应PID控制下的带速与张力超调量小,响应快,明显优于常规PID控制,能够满足绝热层缠绕成型要求。（4）开发了绝热层橡胶带缠绕成型过程动态仿真演示系统平台,建立虚拟缠绕成型环境,直观地模拟出绝热层缠绕成型过程,验证了缠绕成型工艺与设备方案的可行性,为绝热层缠绕成型设备研制提供理论和技术支撑。
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