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固体火箭对推进剂力学性能的要求

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了保证固体火箭发动机正常工作, 要求推进剂具有足够的力学性能 , 使固体推进剂在生产、 运输、 贮存和使用过程中, 不产生任何超过允许值的变形、 脱粘、 裂缝, 更不能破碎。固体火箭对推进剂力学性能的具体要求取决于发动机的用途、 装药型式、 药柱尺寸、 使用温度范围以及受力情况等因素。贴壁浇注式发动机通常有较严重的装药强度问题, 特别是内孔形状复杂的装药。表2-3是国外一些推进剂的力学性能。

为了保证固体火箭发动机正常工作, 要求推进剂具有足够的力学性能 (抗拉强度、 延伸率、 抗压强度和弹性模量), 使固体推进剂在生产、 运输、 贮存和使用过程中, 不产生任何超过允许值的变形、 脱粘、 裂缝, 更不能破碎。 固体火箭对推进剂力学性能的具体要求取决于发动机的用途、 装药型式、 药柱尺寸、 使用温度范围以及受力情况等因素。

1. 自由装填药柱

一般地, 自由装填药柱所承受的载荷主要是贮存时的重力载荷、 发射时的加速度载荷和发动机工作时的燃气压强载荷, 要求推进剂具有较高的弹性模量和抗压强度, 同时延伸率也不能过低, 以免因承受不了冲击载荷而导致药柱破碎。 为了保证在低温使用时不致有过大的脆性, 要求推进剂玻璃化温度尽可能接近最低使用温度, 使推进剂在使用条件下处于玻璃化转变态。 自由装填式小型发动机通常采用抗压强度较高的双基推进剂, 强度是足够的, 一般无须进行装药结构完整性分析。

2. 贴壁浇注药柱

贴壁浇注式发动机通常有较严重的装药强度问题, 特别是内孔形状复杂的装药。 贴壁浇注装药在生产、 运输、 贮存和使用过程中承受温度载荷、 重力和加速度载荷、 压缩载荷以及动力载荷等, 这些载荷所引起的应力主要是剪切应力和切向应力 (重力和加速度载荷以及压强载荷所引起的药柱下沉和压缩应变也不容忽视), 其最大值分别出现在装药与壳体黏结面上和药柱内表面上, 导致贴壁浇注装药通常以下列方式破坏: ①装药内表面脆裂; ②装药与包覆层分离 (脱粘); ③蠕变引起的过度变形。 推进剂的延伸率往往在低温下最低, 而抗拉强度在高温下最低, 因此通常用低温延伸率和高温抗拉强度来评定贴壁浇注装药的力学性能, 要求最低使用温度下的延伸率大于25%~30%, 高温下的抗拉强度大于0.8~1MPa。

一般地, 双基推进剂和未交联的改性双基推进剂的低温延伸率较低, 而高温抗拉强度则较高; 复合推进剂在低温下通常具有相当高的延伸率, 但高温抗拉强度较低。 表2-3是国外一些推进剂的力学性能。

表2-3 推进剂的力学性能

续表

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