第36卷第4期2023年8月振动工程学报JournalofVibrationEngineeringVol.36No.4Aug.2023固体火箭发动机随动推力作用下细长体亚临界试车及动力学失稳临界推力预示史晓鸣1，侯凯宇2，李海东1，夏鹏1，刘陆广1，高阳1，王志新3，强科杰3，赵志茹3（1.上海机电工程研究所，上海201109；2.上海航天技术研究院，上海201109；3.上海航天动力技术研究所，上海201109）摘要:设计了随动推力作用下细长体模拟件试车试验系统，开展固体火箭发动机试车；理论推导了耦合模态频率差⁃推力关系的多项式，结合亚临界试车数据外推预示失稳临界推力。研究结果表明：理论分析与地面试验结果吻合，只需开展少数几次安全可控的亚临界试车试验，获取系统的振动响应数据，即可准确预测临界推力；亚临界试验验证了随动推力横向分量引起模态间的刚度耦合，对于弯曲振动明显的细长体飞行器，推力对结构的影响应视为随动载荷。关键词:固体火箭发动机；随动推力；细长体；亚临界试车；稳定边界预示中图分类号:V435；V414.3+4文献标志码:A文章编号:1004-4523（2023）04-0885-07DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2023.04.0011概述固体火箭发动机被广泛用作飞行器的动力装置。随着飞行器高加速、远射程等技战指标的不断提升，飞行器广泛运用轻质材料并采用大型薄壁结构设计，气动布局一般设计为细长体升力体布局［1］，细长体结构横向弯曲特征愈发显著，此时固体火箭发动机推力作用方向将随着细长体弯曲振动而不断改变，形成随动力；另外，变推力、双脉冲等新型能量管理技术［2］在固体火箭发动机上的应用，使得飞行过程中发动机的输出推力幅值变化较大。上述两点使得随动推力作用下细长体振动及其气动弹性行为更为突出及复杂，国内外学者对此开展了大量的研究。Fazelzadeh等［3］研究了预扭角度和随动力加载角度对分布式随动力加载下预扭曲悬臂梁的动力学稳定性的影响。Park等［4］研究了随动力作用下两端自由圆柱壳的动力学稳定性问题，对于常数推力情况，圆柱壳与梁的临界推力保持一致；但对于脉动推力情况，圆柱壳高阶周向模态会使得耦合失稳形态发生改变。Pradhan等［5］研究了导弹弹体结构在受控随动推力作用下的动力学稳定性，并分析了弹上设备集中质量对稳定性的影响。Wu等［6］研究了推力对细长体导弹气动弹性的影响，指出推力的增大会导致颤振临界速度的下降。Ahmadian等［7］研究了非线性连接梁在分布式随动载荷作用下的稳定性。荣吉利等［8⁃9］研究了随动推力作用下柔...
