加速度载荷下推进剂力学行为研究进展①

李 猛，赵凤起，尚 帆

(西安近代化学研究所 燃烧与爆炸技术重点实验室，西安 710065)

0 引言

炮射弹药的快速发展大大增强了传统火炮武器的火力范围和射击精度，实现了火炮武器系统的远程、精确打击[1-4]。俄罗斯、美国、以色列、法国等竞相开展了相关研究，如俄罗斯的9M系列，美国的XM982神剑、P44，以色列的Star、法国的鹈鹕等。主要是利用火炮发射获得较高初速度，再通过增程发动机进一步加速，实现远射程打击，主要特点是高初速、高膛压，因此固体推进剂装药在发射过程中要承受很高的加速度载荷，将产生较大的变形，装药结构完整性破坏进而导致结构失效甚至引发灾难性后果，严重影响了使用安全性和可靠性。固体推进剂装药在加速度加载环境下，其结构完整性是否完好，即装药的应力、应变是否满足强度准则，是否满足断裂力学的有关准则以及是否满足界面断裂力学准则等直接关系到炮射武器系统的安全性和可靠性。由美国《空间飞行器设计规范》和已知固体导弹故障来看，装药结构完整性破坏是导致装备灾难性故障的主要原因[5]。

在火炮膛压作用下，推进剂装药承受的轴向加速度过载高达5000～15 000g[6-7]，且加速度过载呈现瞬时、动态的特点，冲击载荷持续时间往往仅有几毫秒至几十毫秒，推进剂装药发生大变形，内部产生了脱湿、颗粒破碎、基体断裂、微裂纹、微孔洞等损伤，推进剂材料是典型的非线性粘弹性材料，且在发射过程中，装药与壳体发生接触和摩擦。……