长期贮存HTPB推进剂蠕变特性分析①

邓旷威,申志彬*,樊自建,崔辉如

(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;3.陆军工程大学 国防工程学院,南京 210007)

0 引言

推进剂药柱是固体火箭发动机的推进能源和关键结构部件[1]。在固体火箭发动机(SRM)贮存过程中[2],由于推进剂的粘弹效应,在重力载荷作用下,发动机药柱会发生蠕变,导致药柱几何形面发生变化[3],引起内弹道性能的改变,进而影响后期点火,甚至波及发射过程。因此,长期贮存条件下固体推进剂的蠕变特性一直备受发动机研制和使用部门关注。

众多学者开展了粘弹性材料的蠕变特性研究。袁端才等[4]用应力函数推导的圆柱形药柱卧式贮存时的弹性和粘弹性解析解,与有限元计算结果误差小于1%,解析解计算方法可用于固体发动机长期自重作用下的应力应变分析。袁军等[5]综合考虑固化降温、充气内压等因素对大型立式贮存发动机的影响,分析了联合载荷作用下药柱的结构响应。王永帅等[6]分析得到了舰载发动机在周期性振动荷载作用下药柱内表面变形,发现蠕变占总变形的60%以上。CUI等[7]提出并论证了考虑时间和温度相关泊松比的推进剂蠕变型本构模型,并应用于有限元软件MSC.Marc,分析了固体发动机在点火荷载下的相应。林聪妹等[8-9]用电子万能试验机和动态力学分析仪分别研究了TATB基PBX及其改性配方的拉伸、压缩和三点弯曲蠕变行为,得到了蠕变柔量主曲线。试验、理论分析与有限元结合的研究方式在材料蠕变特性研究方面取得了较好的成果。……