基于加速老化和实测载荷的立式贮存固体发动机药柱寿命评估

为预估立式贮存固体发动机药柱贮存寿命,综合考虑加速老化和实测载荷的影响,开展推进剂高温加速老化试验,得到推进剂延伸率的变化规律。分别对贮存老化后的发动机在固化降温/静态立式贮存/点火发射和固化降温/动态立式贮存两种载荷历程进行有限元分析,获取药柱危险点von Mises 应变规律,并计算药柱在振动条件下的疲劳损伤。以延伸率和应变随时间的变化规律为依据,预估了发动机寿命。结果表明：推进剂延伸率随时间逐渐减小;药柱在重力载荷的长时间作用下会产生蠕变效应;药柱内部各点在实测振动载荷作用下产生周期性的应力,动态立式贮存半年的损伤值为0.017 12;发动机贮存老化时间与立式贮存次数呈现负指数关系,其可允许的动态立式贮存次数为15次;考虑立式贮存时,总寿命介于8.24~11.75年;忽略立式贮存时,总寿命为17.81年。     

基于自紧密封的橡胶缓冲器连接优化设计及试验研究

橡胶缓冲器是一种承压缓冲装置，通过连接螺栓与承压段金属法兰连接。针对其连接螺栓数量多、拆装耗时长的问题，设计了基于自紧密封技术的橡胶缓冲器连接方案，增加了金属转接段和唇形自紧密封圈，并采用全局寻优方法和密封仿真技术对密封圈结构进行优化，提高其气密性能、减少连接螺栓数量。然后通过等比试验研究，验证了橡胶缓冲器的连接螺栓数量可在满足载荷传递和气密性能的前提下，由60组减少至30组，降低产品拆装耗时。     

帘线/橡胶复合材料缓冲器力学性能优化

柔性帘线/橡胶复合材料缓冲器(简称缓冲器)依靠自身大变形、膨胀触地将数百吨后坐大载荷传递到地面,在起到缓冲效果的同时,降低对系统的力学环境影响。通过对帘线/橡胶复合材料的本构关系进行研究,针对缓冲器相关参数对力学性能的影响规律进行分析,提出缓冲器力学性能优化方法。利用此方法进行优化的缓冲器试验结果与仿真分析结果吻合较好,为系统力学环境及结构设计优化提供支撑。     

基于凝胶百分数的推进剂贮存寿命及其可靠性分析

选择凝胶百分数作为老化性能评定参数,根据凝胶百分数与老化时间的关系,建立了推进剂贮存寿命预估模型;采用Monte-Carlo法分析了某固体推进剂贮存的寿命及其可靠性问题.结果表明:在常温下该推进剂的贮存寿命为5.93a,可靠度为0.83.     

某点火器贮存寿命研究

基于某点火器的结构组成,找出了影响其贮存寿命的主要因素,采用71℃试验法对点火器进行加速寿命试验,通过转换次数试验、安全位置裕度试验、本体合件承压密封性试验和点火器叠加环境载荷后的点火试验,进一步证实了点火器的贮存能力,并通过对灵敏参量的显著性检验评估了常温贮存期限。本研究为评估同类产品的贮存寿命提供了参考。     

运载火箭飞行载荷测量与分析

为获取运载火箭结构在飞行过程中准确的截面动态载荷,基于应变测量原理设计了一套飞行载荷测量系统,通过多向载荷标定试验获得结构的灵敏度矩阵,采用非线性载荷模型将飞行过程测量的应变响应转换为截面的动态飞行载荷。在某型号中首次开展了运载火箭飞行载荷测量工作,获得了二级箱间段和有效载荷支架在整个飞行过程中的轴向力、弯矩载荷,并与飞行时序、地面模态试验结果进行了详细对比,结果表明：2个部段的飞行载荷数据质量良好,飞行载荷有变化的时段均与飞行时序对应,并与过载的遥测结果趋势一致,同时也发现了多项飞行动态载荷的特点,为载荷设计提供了数据支撑,有助于后续型号的优化与改进设计。     

基于分段老化模型的HTPB推进剂贮存寿命

针对常用老化模型不能准确描述端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂贮存老化不同阶段特点的问题,提出了一种分段老化模型。对HTPB推进剂进行了高温加速寿命试验,以最大延伸率作为性能变化表征参数,将HTPB推进剂的老化机理分三个阶段进行了分析,并根据老化不同阶段的相关性分析结果,建立了分段老化模型。利用时温等效原理,得到了高温(60℃)加速老化和常温(25℃)有效贮存的时间转换关系,结合分段老化模型,预估HTPB推进剂在常温(25℃)条件下贮存寿命为11.60年。该模型的相关系数R0.95,标准差R_(std)0.015。     

复合固体推进剂交变温度载荷下的老化动力学

为考察复合固体推进剂在交变温度载荷条件下的老化动力学,揭示其老化机理,讨论了传统高温加速老化方法在处理复合固体推进剂交变温度加速老化试验数据时存在的局限性,建立了交变温度加速老化动力学模型,给出了等效温度和等效循环时间的计算方法和交变温度环境下活化能的计算公式,提出了复合固体推进剂交变温度载荷下的老化机理,使预估结果更符合实际贮存环境,相关性更好。     

基于湿热加速老化试验的HTPB固体推进剂寿命预估

借鉴量子力学理论关于电子产品老化反应速率与环境温、湿度的关系,将Eyring和Arrhenius模型相结合,建立了固体推进剂贮存使用寿命的湿热老化模型,并通过试验数据拟合得到具体的经验公式。利用该模型预估出某HTPB固体推剂在室温20℃、相对湿度为50%的贮存寿命,与实际贮存寿命进行了对照。结果表明,采用将温湿因素引入推进剂老化模型的方法,可以使推进剂寿命预测的结果更接近于发动机中推进剂的实际使用寿命。     

Kooij方法预估固体火箭发动机中丁羟包覆层老化寿命

为了准确地预估固体火箭发动机中丁羟包覆层的贮存寿命,开展了50,60,70℃和80℃时的加速老化试验,用对数模型、幂函数模型和指数模型研究了丁羟包覆层的最大延伸率随贮存时间的变化。选取Kooij方程作为丁羟包覆层的老化模型,预估了试样的常温贮存寿命。结果表明,α=0.4时的幂函数模型能描述最大延伸率随时间的变化规律。所得老化反应的表观活化能约为29 kJ·mol~(-1),远小于60 kJ·mol~(-1),表示在50~80℃下进行的老化反应易于发生。以最大延伸率下降50%为失效准则,预估丁羟包覆层的常温贮存寿命为15.62年,能满足包覆层的老化性能要求。     

NEPE推进剂无损型贮存寿命预估

为了实现对硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂药柱贮存寿命进行预估时的测量无损性,通过对施加10%定压缩应变的NEPE推进剂进行高温热加速老化实验、气体含量监测实验、单向拉伸力学性能实验,基于相关性分析和寿命预估模型,提出了一种以特征气体含量变化为基础数据的无损型寿命预估模型。结果表明,NEPE推进剂贮存老化过程中,CO气体释放量最大,不同温度条件下的释放量均达到1300 mg以上,且其和NO气体均呈现老化初期释放量增长缓慢,后期迅速增加的规律,HCl气体释放量在老化初期和后期增长较快,老化中期增长较慢;老化初期最大抗拉强度σm和最大延伸率εm小幅增大,老化中期前者小幅震荡,后者逐渐增大,老化后期两者均急剧减小;不同温度条件下CO气体释放量与最大抗拉强度关联度值最大,为0.93～0.95,且两者存在单一相关性;基于传统老化寿命预估模型和改进的老化寿命预估模型,建立了四种NEPE推进剂寿命预估方法,通过相关性系数比较和预估结果分析,得出以CO气体释放量作为预估参数的改进型寿命预估模型的相关性系数最大,寿命预估结果最为有效。     

爆炸螺栓分离动力学仿真分析研究

为了避免爆炸螺栓分离解锁后引发高速冲击破坏及爆炸螺栓可能沿对接孔回弹的问题,在爆炸螺栓盒内设计挡片、弹簧片、缓冲块结构来降低爆炸螺栓盒受到的冲击,同时弹簧片上的耳片结构在爆炸螺栓回弹时对其卡滞防止爆炸螺栓突出分离面。采用ABAQUS显示动力学软件对爆炸螺栓通过弹簧片、最后撞击到缓冲块的过程进行动力学仿真分析,定量分析了挡片、弹簧片对爆炸螺栓冲击速度的影响,对冲击载荷下爆炸螺栓盒体强度进行评估,并开展爆炸螺栓收纳试验验证。结果表明：所设计的爆炸螺栓盒能够实现对爆炸螺栓的有效收纳,其盒体结构强度能够满足冲击载荷下的使用要求。     

超期贮存固体火箭发动机药柱力学性能试验研究

固体火箭发动机药柱在生产、贮存、运输和使用过程中，将承受各种复杂的载荷。为保证固体火箭发动机点火和飞行的安全可靠性，要求药柱必须具有良好的力学性能：文市解剖了三台某型超期贮存战术导弹助推器的固体火箭发动机，对其药柱进行力学性能试验，根据试验数据对药柱进行结构完整性分析，判断药柱在受力过程中是否会产生破坏或不能允许的变形量，为正确评估该型发动机服役寿命提供参考。     

叠氮硝胺发射药的贮存性能研究

为研究叠氮硝胺发射药的贮存性能,采用热老化加速寿命试验预估发射药贮存寿命,通过理化性能试验、14.5mm机枪试验研究叠氮硝胺发射药长期贮存后的理化性能、内弹道性能。结果表明,采用热加速老化法预估叠氮硝胺发射药的安全存储寿命(常温30℃)为63a,与普通双基吸收药相比,具有更好的安定性;长贮23a以上的叠氮硝胺发射药理化性能、安定性、内弹道性能稳定。研究表明叠氮硝胺发射药可以满足弹药装药长期贮存使用要求。     

固体火箭待机状态仪器舱热平衡模拟试验方法研究

长时间热待机状态下火箭仪器舱内温度将达到平衡,由于仪器舱内设备对工作环境温度要求严苛,需对舱内热环境进行准确预示。对仪器舱内典型设备温度平衡时间进行估算,提出一种试验模拟方法;通过试验获得可靠而准确的试验结果,确定了平衡温度偏差带,解决了工程设计裕度问题,为同类工程问题的解决提供了一种方法和技术途径。     

超弹性橡胶膜片疲劳寿命及可靠性分析

为了提高液体火箭发动机阀门可重复使用性,以某液体火箭发动机球阀气动执行机构的超弹性橡胶膜片为对象,提出了一种超弹性橡胶膜片疲劳寿命及可靠性分析方法。首先针对阀门气动执行机构进行非线性有限元分析,获得超弹性橡胶膜片应力场。其次基于超弹性橡胶连续损伤理论,对超弹性橡胶膜片的疲劳寿命进行计算。之后在中心复合试验设计（Central Composite Experimental Design,CCD）基础上建立了膜片疲劳寿命响应面代理模型,研究了结构尺寸、材料属性和工作载荷对寿命的影响规律。最后结合蒙特卡洛法（Monte-carlo）和可靠性理论进行了超弹性橡胶膜片的可靠性计算。计算结果表明,方法可以针对超弹性橡胶膜片的疲劳寿命及可靠性问题进行准确计算。研究发现疲劳寿命随下腔圆角和工作气压的增大而增大,材料属性能够在一定范围内影响其疲劳寿命值,膜厚度的变化对膜片疲劳寿命影响程度较小。可以通过增大下腔圆角和控制工作气压波动来提高其疲劳寿命及提升可靠性。     

空空导弹固体火箭发动机贮存寿命探讨

本文针对某型空空导弹固体火箭发动机的特点，分析了影响其贮存寿命的主要因素和寿命薄弱环节，结合现有状况对其贮存寿命进行了预估，并提出了几种发动机常用的寿命试验方法。     

基于老化修正模型的HTPB推进剂寿命预估

针对Arrhenius方程在端羟基聚丁二烯(Hydroxyl-terminated polybutadiene,HTPB)推进剂寿命预估方面的局限性,提出了一种老化修正模型。根据高温加速寿命试验数据,对模型参数进行了回归求解,外推出常温25℃条件下HTPB推进剂的贮存寿命为12.79年,与常温外推试验结果的相对误差为9.29%,且预估结果小于常温外推寿命,从安全性的角度上满足实际使用需求。与指数模型、对数模型和线性模型的相关性分析结果表明,老化修正模型的相关系数R0.97,标准差Rstd0.015,回归结果要优于常用的三种老化模型,该模型适用于HTPB推进剂贮存寿命的预估研究。     

密封性对GATo-3推进剂贮存安全影响

采用热加速老化实验,在55,65,75℃密封与半密封条件下对GATo-3推进剂进行寿命加速,获取不同贮存条件下不同贮存寿命的试验样品.利用气相色谱(GC)和微热量计研究了密封性对GATo推进剂贮存安全性影响.结果表明:由于安定剂间苯二酚(Res)升华、H+的催化和密封压力的作用不同,密封性对该推进剂贮存安全的影响规律不...     

阀门导向杆撞击应力数值分析

基于AMESim软件对一种排气阀建立了动力学分析模型,求解了导向杆与主阀芯、主阀芯与阀座撞击时刻的最大撞击速度;基于Abaqus软件建立了发生碰撞部件的有限元模型,求解了该撞击速度对应的最大撞击应力。研究结果表明：采用的数值分析方法可为阀门导向结构的强度设计和试验预示提供指导。