环境载荷下固体火箭发动机结构完整性研究

鲁 棒，安振涛，李天鹏

(陆军工程大学石家庄校区， 石家庄 050003)

火箭作为远程高精度打击武器，其重要性为世界各国所重视。通常，火箭按动力类别分为液体火箭和固体火箭。固体火箭具有结构简单、造价低廉、药柱特性比液体火箭发动机燃料更稳定，储存更安全，更易小型化等优点。然而，分析历年固体火箭发射失败数据得出，固体火箭发动机结构完整性的缺陷是首要原因。作为固体火箭发动机系统的主要部件，大长径比的固体推进剂在各种环境载荷下会产生应力应变集中，可能造成药柱损伤而使火箭发动机失效。因此，着重研究各环境载荷对固体火箭发动机的结构完整性尤其重要。

1 环境载荷条件分析

固体火箭发动机全寿命周期内承载的环境载荷复杂多变，这些分布宽泛的环境载荷作用都会使发动机装药受到不同程度的损伤累积，进而影响发动机的结构完整性。从固体火箭全寿命周期分析，温度载荷和振动载荷是承载的主要载荷，对固体火箭发动机结构完整性的影响也最为显著。温度载荷主要为固化降温，贮存运输期间的温度冲击和交变循环温度，使用发射时的高温高压和温度同其他因素的联合作用。振动载荷按运载工具的不同主要分为公路运输、随舰航行和挂载飞行中的振动。

通过试验手段重现载荷作用难度较大，并且实时测定内部装药的力学响应异常困难，因而结合各部件力学性能参数，基于数值仿真分析固体火箭发动机各部件在不同环境载荷作用下的应力应变场，对评估结构完整性有重要意义。……