基于超声振动锯割技术的固体发动机燃烧室解剖方法*

郭 宇，申志彬，李海阳，张 漩，卞云龙

(1.国防科技大学 空天科学学院，长沙 410073；2.空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室，长沙 410073；3.中国航天科工集团有限公司六院四十一所，呼和浩特 010010)

0 引言

固体火箭发动机(以下简称发动机)在贮存过程中，受到温度、应力等影响，非金属壳体、固体推进剂及它们之间的界面会发生老化，宏观上表现为力学性能劣化。为获得这些材料和结构老化趋势，工程上通常在产品生产时附带随机试件，通过检测随机试件来代表产品材料性能。而随机试件与产品实际存放条件的贮存微环境和应力状态存在差异，二者的老化规律并不一致，性能差异有时候会十分明显。由于难以实现原位无损检测，为了更加全面了解发动机燃烧室在贮存后的性能及其分布，目前最佳的方式是对同批次发动机一台或多台进行全面解剖，对材料和界面进行取样测试。虽然周期长、成本高，但所得样本真实、数据和老化规律比较可靠，因而发动机解剖是其寿命研究中的重点内容。

德国的Fraunhofer Institute(ICT)实验室[1]和荷兰的TNO Prins Maurits实验室[2]都曾开展过带锯切割解剖发动机的研究试验。美国采用电化学腐蚀方式开展金属壳体发动机的解剖试验[3-7]。国内海军航空大学也采用手工锯解剖方法进行发动机装药老化性能研究[8]。上述研究对象都是金属壳体发动机燃烧室，但进行复合材料壳体发动机燃烧室解剖时，会面临如下问题：(1)电化学腐蚀法无法进行复合材料切割，传统锯割方式切削树脂基体复合材料是会发生黏刀现象，切割温升也较高，解剖过程存在严重安全隐患;(2)采用组合切割方式解剖，作业效率也比较低，粘接界面试件取样率不高。……