固体火箭发动机的超声波探伤

本文评述了超声波探伤技术检测固体推进剂火箭发动机最严重的缺陷之一:壳体—包复层和包复层—推进剂间脱粘的能力。它报道了目前工厂使用的超声波脉冲多重反射法对于检查壳体—包复层脱粘是最有效的方法,但是在检查包复层—推进剂间脱粘方面不是很有效的。我们用发动机样品实验的结果表明:如果使用连续的不同频率的信号源和在干涉情况下分析反射波频谱,则脉冲多重反射法不仅能够检查壳作—包复层间的脱粘而且也能检查包复层—药柱间的脱粘。     

固体火箭发动机喷管粘接界面的超声检测

介绍了超声纵波多次反射法在固体火箭发动机喷管金属与非金属复合构件粘接界面无损检测中的应用原理，设计制做了对比试块用来考查方法的探伤灵敏度，并对实际样品进行了检测，证明该方法适用于现场检测和阵地探伤。     

火箭发动机多层粘接结构的双模式检测

针对机载固体火箭发动机多层粘接结构的粘接质量检测问题，利用聚焦探头双模式检测方法提高了检测信号能量，获得有效检测信号。通过一次螺旋C-扫描获得了双层包覆二界面粘接质量诊断图像，其脱粘检测分辨率小于等于Ф5mm。     

JQ—1粘接剂应用于密封件粘接工艺

骨架式橡胶密封件,其金属骨架与橡胶件的粘接经常脱粘,曾采用金属骨架镀黄铜,试用聚硫乳胶、环氧乳胶等多种粘接剂,结果都不理想,不仅时有脱粘,有时金属骨架上的黄铜镀层也会与金属骨架脱层。最后采用不镀铜金属骨架,JQ—1聚异氰酸酯胶粘剂的粘接工艺,金属骨架酒精清洗,烘热100～120℃,时间30min,浸胶时间6～8s,干燥5～7min,包贴胶料后模压,脱模获得高质量的产品。     

基于功率谱形心SWF的SRM复合材料壳体脱粘缺陷识别方法

针对SRM复合材料粘接结构间隙型脱粘和紧贴型脱粘的识别问题,运用声-超声的方法进行检测,在综合分析不同脱粘类型时域和频域波形的基础上,提出采用功率谱形心SWF表征脱粘类型。实验结果表明,功率谱形心SWF能有效地对两种脱粘类型进行识别。     

基于激光剪切散斑干涉的包覆药柱界面缺陷类型分辨

为了分辨出固体推进剂包覆界面中脱粘缺陷和非脱粘缺陷(气泡、夹杂等),利用激光剪切散斑干涉技术和有限元数值模拟手段，对包覆层中预设有脱粘缺陷、气泡缺陷和夹杂缺陷的平板试件进行了实验研究、数值计算，并对比分析了三种类型缺陷在真空负压加载及热加载条件下变形机理。实验结果表明，相同加载条件下，脱粘缺陷对应的离面变形远大于气泡缺陷和夹杂缺陷。数值分析显示负压加载条件下，相同尺寸的脱粘缺陷的离面位移是夹杂缺陷离面位移的2～10倍，比气泡缺陷的离面位移大1～2个数量级。另外，数值计算热加载激励条件下，三种类型缺陷的离面位移差异也较大。相同尺寸下，脱粘缺陷离面位移明显大于气泡缺陷和夹杂型缺陷，且缺陷尺寸越大，变形差距越明显。研究结果可为固体推进剂包覆层粘接缺陷检测、脱粘型与非脱粘型缺陷分辨提供技术支撑。     

多层包覆质量超声图像诊断系统研制

针对机载固体火箭发动机多层复合结构粘接质量检测问题,利用聚焦探头双模式检测方法,研制开发了一套适合直径90~250mm,最大长度2000mm,且圆柱表面有凸起物的各种空-空导弹火箭发动机多层包覆质量自动超声图像诊断系统。可通过一次C扫描获得多层包覆不同界面粘接质量诊断图像,其脱粘检测分辨力不大于5mm。     

端面燃烧发动机研制中应注意的几个问题

就贴壁浇注的端面燃烧发动机容易产生的起动加速慢、工作拖尾时间长及尾端部人工脱粘层（盖层）粘接脱粘等技术问题进行了分析，提出了适用的解决办法，这些方法已被实践证明是有效的，对提高发动机性能非常重要。     

复合材料(结构)粘接质量检测的错位散斑技术

系统地分析了错位散斑条纹的形成机制,并在多种条件(真空荷载、热流荷载、音频扫描荷载等)下对各种复合材料结构粘接质量进行了检测及评估,可检测出厚1mm层合板内直径>5mm的缺陷,夹芯结构内直径>10mm的缺陷;对于包覆层结构可检测出深度在12mm以内、直径>5mm的空隙脱粘缺陷,而零粘接力缺陷也能检测出厚度为2mm、直径>30mm的缺陷。同时引入相移技术使错位散斑检测方法不仅具备非接触、高精度和全场实时观测等特点,而且也实现了复合材料结构粘接质量的定量无损检测。     

宽带微波检波器的研制

宽频带晶体检波器采用混合集成工艺，用热压键合的方法把低势垒肖特基检波二极管的管芯焊接在微带电路上。整个电路制作在一个４ｍｍ×１２ｍｍ×０．３ｍｍ的三氧化二铝陶瓷基片上，并安装在一个圆柱型８．５ｍｍ×３５ｍｍ金属盒体内。射频联接应用ＳＭＡ接头，配有ＳＭＡ—Ｎ型转换接头。为了获得平坦的频率响应和低的输入驻波比，采用了一个Ｒ—Ｌ并联支路和“Ｔ”型匹配网络，从而使检波器在０．０１～１８ＧＨＺ频带内驻波比＜１．５，频率响应起伏＜±０．５ｄＢ，采用的Ｒ—Ｌ并联支路和“Ｔ”型网络亦可用于其它微波电路，以改善微波部件的性能。     

固体发动机推进剂/绝热层界面I型脱粘力学行为试验与仿真研究

为了准确描述和预测固体发动机界面的粘接性能,为固体发动机结构完整性分析提供有效参考,通过商业有限元软件ABAQUS用户子程序(UEL)对基于势函数的PPR内聚力单元进行了二次开发,设计了固体发动机推进剂/绝热层界面Ⅰ型脱粘试验方案,并基于试验的反演分析获得PPR内聚力模型对应的特征参数,对不同加载速率下粘接界面的断裂与损伤特性进行了相关研究。研究表明,PPR内聚力模型能够较好地描述界面脱粘过程,且粘接界面的力学行为具有显著的率相关性,随着加载速率的增大,粘接界面的内聚能和内聚强度均增大,法向初始刚度和损伤起始位移均减小。此外,I型界面脱粘试验过程中加载力随位移的变化可分为强化阶段和损伤演化阶段,粘接界面的速率相关性主要体现在损伤演化阶段。     

一种大型固体火箭发动机界面脱粘缺陷的无损检测方法

针对列装部队服役产品现场开展固体火箭发动机燃烧室界面粘接质量无损检测的需求,研制了一种针对大型固体火箭发动机燃烧室推进剂/衬层/绝热层界面脱粘缺陷的无损检测系统。该系统基于机电阻抗频率响应函数方法,由多通道高速数据采集设备、压电主被动传感晶片、激励装置和软件评估系统组成,利用激励装置敲击固体发动机壳体待测结构表面,通过Lab VIEW数据采集程序测得响应信号,根据机电阻抗频响波形特征及波峰数量判断界面脱粘缺陷。当燃烧室绝热层/衬层/推进剂界面结构完好时,频响函数曲线仅有一个明显平滑的主波峰,当燃烧室绝热层/衬层/推进剂界面出现脱粘缺陷时,频响函数曲线的波峰数量增加,呈现明显的锯齿波形状。该方法便捷高效,非常适用于大型固体火箭发动机总装后整体产品燃烧室界面粘接质量的快速野外排查,也可进行长期的燃烧室界面状态健康监测。     

固体火箭发动机橡胶绝热层粘接分析

介绍固体火箭发动机金属壳体、绝热层、胶粘剂表面特征,并对其各界面粘接问题进行分析。阐明绝热层配方设计与界面粘接关系。确定胶粘剂研制、选用原则,分析界面脱粘类型及原因。控制工艺要点、降低界面缺陷,提高粘接性能,以满足发动机装药结构完整性和使用可靠性的要求。     

大型复合材料的快速无损检测

常的复合材料无损检测方法（如超声波Ｃ－扫描）是利用超声波探头在测试构件的整个表面进行扫描。这种方法非常费时，造价也很昂贵。实际上，层板型复合材料具有一的耐破坏性能，一般情况下只需探测有无较大的缺陷，例如直径在１０－－２０ｍｍ范围的脱层。因此，要寻找一种测试方法有效地探测这种类型的缺陷，一旦发现了缺陷，再用常规方法（如需要）进行详查，以确定其缺陷形式与结构强度、疲劳寿命等工程要求之间的定量关系。现有     

固体火箭发动机推进剂/衬层/绝热层粘接界面细观损伤过程数值模拟研究

为了研究固体火箭发动机推进剂/衬层/绝热层粘接界面的细观损伤特点,建立了其细观代表性体积单元。针对推进剂内部颗粒夹杂的特点,采用分子动力学方法对其进行了颗粒填充处理。将基于表面粘结损伤的粘性接触算法用于粘接界面推进剂一侧内部颗粒脱湿的模拟,采用最大主应力准则用于模拟粘合剂基体的损伤与失效过程。研究结果表明,数值模拟结果的损伤形貌与试验结果吻合良好,建立的数值模型能较好地反映粘接界面细观损伤过程;对于初始粘接良好的粘接界面,颗粒的脱湿与粘合剂基体的损伤导致了拉伸过程中粘接界面应力应变曲线的非线性;为了提高粘接界面抵抗脱粘的能力,一方面应提高推进剂内部颗粒与粘合剂基体的粘接强度,另一方面颗粒脱湿之后,提高粘合剂基体的最大失效应力。     

固体火箭发动机封头界面粘接相控阵超声检测技术可行性研究

固体火箭发动机封头部分的界面粘接状态目前还没有有效的检测方法,采用相控阵超声自动电子聚焦技术为该结构的检测提供了新思路.根据声线理论,研究等厚、不等厚壳体的界面粘接相控聚焦检测方式,得出相控聚焦具有较高的检测分辨率,同时也能解决不等厚壳体构件的界面粘接检测;对固体火箭发动机封头构件的粘接状态进行仿真分析,结果显示相控阵超声能很好地检测出构件的脱粘区域和大小,表明该检测方式在界面粘接检测方面具有广泛的应用前景.     

NEPE推进剂／衬层粘接界面层厚度表征方法研究

采用纳米压痕分析法和超声波扫描显微镜分析法,研究了NEPE推进剂/衬层粘接界面层的厚度。纳米压痕分析结果表明,界面层与粘接物的细观力学性能有明显差异,差异区域的厚度约为80μm;超声波扫描显微镜分析结果表明,界面层是非均匀性的复杂实体,计算出未老化粘接界面的厚度为84.94μm。计算结果和测试值基本一致,认为NEPE推进剂/衬层粘接界面层的厚度为80~85μm。     

大型复合材料的快速无损检测

常用的复合材料无损检测方法(如超声波C—扫描)是利用超声波探头在测试构件的整个表面进行扫描。这种方法非常费时,造价也很昂贵。实际上,层板型复合材料具有一定的耐破坏性能,一般情况下只需探测有无较大的缺陷,例如直径在10～20mm范围的脱层。因此,要寻找一种测试方法能快速有效地探测这种类型的缺陷,一旦发现了缺陷,再用常规方法(如需要)进行详查,以确定其缺陷形式与结构强度、疲劳寿命等工程要求之间的定量关系。现有的较可靠的测试方法有:温度记录法、全息摄影术、剪应力记录法和扫描激光超声波术。这些方法都能进行较快的检测,但费用太高。超声兰姆(LAMB)波在层板状或类似层板状的结构中传播,具有测试大型层板状复合材料的能力,因为超声兰姆波能沿层板长距离传播,每一个超声波探头的位置可兼测较大的区域。近来,英帝国大学正在研究利用此波作为快速廉价的方法探测大型结构的脱层。文中介绍现有的检测方法及各种方法的利弊。最后对兰姆波法的可能应用作了探讨。     

多种材料人工脱粘应力场分析

采有网格自动生成技术，给出了考虑多种材料结构的人工脱粘层前缘附近推进剂／衬层界面较为合理的疏密平滑过渡的计算网格，对整个药柱尤其是对头部人工脱粘前缘附近进行了详细的有限元计算，得出了与实际情况接近的有限元诸模型析应力，应变场，此外，还考虑不同模量绝热层（人工脱粘层）和衬层对人工脱粘层前缘附近推进剂／衬层界面应力的影响。     

基于空气耦合超声兰姆波技术的固体火箭发动机脱粘检测研究

为提高粘接结构超声无损检测效率,实现SRM粘接结构非接触快速质量检测,采用空耦超声兰姆波技术进行研究。使用同侧兰姆波对粘接结构中兰姆波传播过程进行模拟,结合仿真和实验分析了不同脱粘缺陷尺寸对信号幅值影响以及不同模态兰姆波对缺陷的灵敏度,并使用异侧兰姆波法对不同尺寸缺陷进行检测;使用正交方向线扫查信号采集方式得到脱粘区域幅值曲线,并使用6 d B法进行缺陷定量;使用同侧兰姆波概率损伤算法和异侧兰姆波自动扫查技术对脱粘缺陷进行定位成像,并使用C扫描对结果进行验证。结果表明:使用同侧兰姆波幅值随缺陷尺寸增大而增大,仿真与实验结果基本一致,检测灵敏度高的兰姆波模态离面位移分量大,而使用异侧兰姆波时缺陷会导致信号能量急剧衰减;使用6d B法当缺陷尺寸较大时误差较小,而当缺陷尺寸较小时误差较大,总体上幅值趋势曲线能够表征缺陷区域;概率成像和异侧兰姆波扫查技术能够快速、有效地对缺陷进行定位,缺陷轮廓清晰,对比C扫描成像提高了成像质量。所研究内容为空耦超声实际检测提供良好基础。