固体推进剂混合装备研究现状与发展

固体推进剂由粘度很高的粘合剂与各种添加成分混合而成,混合过程中物料内部产生巨大的粘阻力,且物料主要组分都属于含能材料,混合装备在混合原理、混合过程安全性以及性价比等方面均有较高要求。根据固体推进剂混合装备的结构和功能的不同,介绍了以立式混合机为代表的有桨批产式设备,以双螺杆混合机、蠕动混合机和多腔混合机为代表的有桨连续混合装备,以可一体化原位混合装药的声共振混合机为代表的无桨式混合装备。并结合CFD在化工领域搅拌釜的仿真模拟技术和法国Herakles公司开展的大型立式混合机混合复合固体推进剂的仿真分析,指出仿真技术是推动混合工艺装备技术发展的动力。最后,指出自动化立式混合机、双螺杆混合机及声共振混合机等代表了固体推进剂制造业先进混合装备的发展方向,相关技术的快速发展是实现固体推进剂智能制造的基础。     

复合推进剂装药混合中的扭矩安全值

对推进剂装药混合工艺中安全扭矩的预定值进行了研究。混合过程中扭矩主要影响因素是作用在桨叶上的摩擦动能矩。采用动能矩模型公式,建立了药浆敏感度、混合机大小、装药量、混合机扭矩与转速的因果关系,计算出某高燃速(34 mm/s) HTPB推进剂在某大型混合机混合爆炸扭矩曲线的动能矩值。模拟推进剂药浆状态,测试出药浆敏感度的最低概率爆炸动能矩,得到了模拟动能矩与混合机动能矩两者的校正倍差值4.38,经25 L、600 L混合装药的扭矩安全性验证。探索出测试推进剂药浆物态的感度,转换为混合机动能矩的方法;确定混合中药浆的安全"门槛值"、控制预(报)警值、爆炸危险点动能(或扭矩);获得预测装药混合工艺扭矩的安全值,为避免混合受力爆炸事件提出了一种理论指导依据。     

推进剂预固化技术与药间粘结

单室多级推力同心药固体发动机是未来导弹需要的动力源,但是粘结层燃烧特性与被粘结的某种推进剂有差异时,会造成内弹道异常。采用推进剂“预固化”技术是同心药柱装药工艺的有效途径,该技术利用推进剂预固化余留的部分宫能团与第二次浇注的合同固化体系药浆交联成网络,解决两种推进剂间界面粘结的问题。文中探索出的技术途径,不需要增加设备,操作简单,通用性强,可用于同类型复杂的药型装药。     

大西洋研究公司为SDI研制推进系统

大西洋研究公司为“星球大战”(SDI)计划研制出一种非常轻的、整体式的固体火箭发动机和喷管。发动机是用碳石墨纤维和碳基体制造的。该公司的TACMS的固体火箭发动机样机直径为0.61m,其生产型发动机的直径将为0.66m。为了能在“星球大战”计划中用于空基推进系统,该公司以及其它公司正在研制新型高性能推进剂和轻质、高     

高性能空间发动机IPSM-Ⅱ

Morton Thiokol 公司经营的二期计划的提高性能的空间发动机—IPSM-Ⅱ采用了一系列的新技术:扁封头凯夫拉/环氧树脂壳体、90％固体含量的丁羟/奥克特金复合推进剂、头部满装药柱、片状点火系统、带有三维编织整体喉衬和入口段的球窝摆动喷管、带球形螺杆展开系统的可延伸出口锥和铌合金(C-103)气体展开裙,出口锥为二维C/C 制品。由于 IPSM-Ⅱ发动机采用了上述许多新技术,使它能比现行的惯性顶级发动机从航天飞机上多运载771kg 的有效载荷进入地球同步轨道,使有效载荷达到3100kg。     

美国新型导弹M—X末级发动机两次地面试车成功

去年7月12日、9月13日,美国喷气航空固体推进公司成功地进行了M—X 末级发动机二比一缩比发动机首次和第二次地面点火试验。此发动机采用该公司推进剂研制组研制的以PEG/FEFO 为粘合剂系统的复合推进剂,发动机装药约2000磅(907.19公斤),燃烧时间约26秒.据该公司称,试验成功地验证了独特的整体点火器方案(Integral Igniter Con—cept)、高性能推进剂、新式喷管和绝缘材料,并说:“所采用的推进剂是目前战略     

ASRM实现推进剂连续混合

洛克希德和航空喷气公司的工程师们采用先进的连续混合工艺生产了首批先进固体火箭发动机用的推进剂,该工艺过程比常规的固体发动机浇注方法更安全、更快,而且对环境污染较轻。这种连续混合方法不是新工艺方法,航空喷气公司曾在六十年代为海军的“北极星”弹道导弹计划研究过.经洛克希德/航空喷气联合队共同研究后,使得该工艺方法更加精益求精.     

ANS的发动机

MBB 公司研制的固冲发动机用在ANS 超音速反舰导弹上,该发动机可使导弹的速度达到 M>2。导弹可从舰上或飞机上发射,发射初速为50米/秒。该固冲发动机的助推器为串联式固体助推器,药柱直径330毫米,星形装药,采用端羧基聚丁二烯(CTPB)推进剂。两个双道密封机械式双向摆动喷管,可实现导弹的俯仰、偏航、滚动控制。主发动机药柱直径330毫米,长3200     

一种新的BUTACENE复合固体推进剂

据法国国营火炸药公司防卫和宇航分部的专家在1994年6月第30届AIAA会议上报告,他们从1981年开始研究,现已研制出一种BUTACENE复合固体推进剂。它是一种高燃速、少烟固体推进剂。用于地空导弹发动机。中国台湾中山科技研究所的学者则进一步报告了他们对BUTACENE结构的研究结果。 BUTACENE是一种预聚物,兼具HTPB与二茂铁衍生物的性质,因而它能同时起粘合剂与燃速催化剂的双重作用。与二茂铁作燃速催化剂相比,其最突出的优点是不挥发,不向包复绝热层界面迁移,催化均匀,且药浆工艺性能好,装药重     

航天用的欧洲固体推进器

马格2远地点发动机是由法国空间研究中心和欧空局委托欧洲动力装置公司(SEP)和意大利的斯尼亚公司以及西德的奥古机械厂在1980～1982年期问研制的。欧洲动力装置公司是主承包商,负责研制喷管和点火系统;斯尼亚公司负责研制内绝热层和装药;奥古机械厂负责研制燃烧室壳体。(一)发动机结构马格2发动机是一种固体推进剂远地点发动机,装有400～490公斤推进剂,能使550～680公斤的有效载荷产生1500米/秒的速度增量。卫星一远地点发动机靠自旋稳定,为此要     

固体推进剂药浆流平性对发动机装药结构完整性的影响

为分析固体推进剂浇注质量对发动机装药结构完整性的影响,首先采用流平仪对推进剂药浆放置不同时间后的流平性进行了试验,然后通过单轴拉伸试验和微CT扫描试验对相应条件下推进剂的力学性能和孔隙率进行了研究,最后结合有限元计算方法对发动机装药的结构完整性进行了分析。结果表明,随着推进剂药浆放置时间的增加,推进剂流平性逐渐变差,药浆放置5 h后药面有条痕堆积现象,但推进剂的单轴拉伸力学性能差异并不大。通过微CT扫描试验发现,推进剂药浆放置时间由1 h增加到5 h,孔隙率由2.65‰增大至7.97‰,使得推进剂泊松比降低,导致发动机装药在低温点火压力载荷下的变形增大,安全欲度降低。     

俄罗斯的Svir高速炮射反坦克导弹

俄罗斯研制出一种命名为Svir的炮射反坦克导弹,采用有效的激光驾束制导,最大速度可达800m/s(2.4M),是迄今为止最先进的炮射反坦克导弹。 800m/s的速度是目前反坦克导弹所达到的最高速度,美国的橡树根反坦克导弹最大速度只有690m/s,而其海尔法反坦克导弹的巡航速度仅仅390m/s。Svir导弹的尺寸很小,很难采用大推力发动机,能达到如此高的速度,令人吃惊。这一速度是依靠很高的发射速度和使用高燃速高能固体推进剂火箭发动机来实现的。然而在这么小的导弹内要装上这种发动机,还要装上串列式战斗部、全部制导和控制组件,真是难以想象。     

先进的航天发动机试验

本文报导一种航天发动机的高空模拟点火试验。这种发动机综合利用了几种先进技术:90%固体燃料的端羟基聚丁二烯/铝粉/过氯酸铵/奥克托金推进剂;在凯夫拉壳体内的头端满装药;无支撑的整体喉部和收敛段入口;特轻的喷管和用充气膨胀的作动筒展开的可延伸出口锥。这次试验结束了法国欧洲动力公司和美国联合工艺公司化学系统分部之间为期两年的分工协作的研究和试制工作。所达到的比冲值被认为是复合推进剂在样机发动机中的一个最高记录。     

简讯

经过五年的研制和试验,美国恩辛·比克福德公司试制成功了一种激光/光纤武器引爆系统——Firelite.该设备可执行引爆烟火或推进剂装药的30个点火指令序列.其主要应用有:地地火箭如MLRS的单射、齐射和点射时的引爆;战略导弹的主发动机点火、级间分离和整流罩分离;战术导弹的发动机点火;作战飞机的外挂物抛投;战区外发射武器投放子弹头.该系统最近还在“侏儒”小型洲     

无喷管固体火箭发动机的初步实验研究

本文根据片型装药发动机对两种双基推进剂四种复合推进剂在四种药型下的试验结果,分析了在无喷管发动机内压强—时间关系、燃气流速和装药燃速沿通道的变化、特性速度及推进剂特性的影响。论述了推进剂的基础燃速对无喷管发动机工作特性的影响,侵蚀燃烧问题,装药通道内的几何喉面与流场中音速截面的关系等。对无喷管发动内设计有一定参考价值。     

理想的固体推进剂粘合剂的分子结构

对可用于现代固体火箭推进剂的10种粘合剂体系,按其加填料和不加填料两种情况,进行了研究,并根据火箭发动机在空间转移、发射飞行器/弹道导弹和空—空导弹三方面的应用,针对推进剂力学性能和流变性能的要求,比较了这10种粘合剂系统的适用性;并证明了它们的分子结构是怎样影响最终推进剂性质的。     

固体火箭发动机撞击靶板安全性数值分析

为研究固体火箭发动机撞击安全性,建立了固体火箭发动机撞击靶板的计算模型,模型中发动机的推进剂装药采用点火增长反应速率方程.采用非线性有限元流体动力学方法,对发动机径向撞击靶板过程进行了数值模拟,分析了不同撞击速度下发动机中推进剂装药的反应情况.计算结果表明,发动机径向撞击靶板爆炸的临界速度范围为150～200 m/s;低强度多次撞击过程中推进剂会发生延迟爆轰情况.     

复合推进剂连续混合工艺述评

随着固体火箭尺寸的增大及推进剂能量的提高,使用连续混合工艺制造推进剂有可能降低由混合机尺寸所引起的危险,同时提高了生产率。另一方面,连续混合工艺亦象其它连续化学工艺一样可以节省开支。由于固体推进剂是结构材料和弹道的产物,其机械性能和弹道性能的重现性是很重要的。本文论述了如下问题:     

用于大型固体推进剂火箭发动机的独特点火系统试验

本文介绍了用于大型固体推进剂火箭发动机的组合式无喷管、无壳体点火器方案的设计、分析及试验结果。该点火方案的主要优点是可以把60%左右的点火器消极重量变成药柱有效载荷。点火系统的主装药由点火器周围的发动机前段装药所构成。这段装药又是发动机推进剂药柱的一部分,设计成象一个小的低压无喷管火箭发动机,给主发动机推进剂段提供足够的压力和热流输出以实现发动机点火。前段推进剂的点火由一个比较小的径向排气的BKNO_3烟火剂药片点火器来实现。试验计划需验证三个方面的设计问题:     

固体发动机径向同心双层装药工艺技术

在单室双推力固体发动机的各种方案中,同心双层装药对推进剂配方及装药工艺来说是难度最大的一种。本文介绍了在国内现有工艺基础上,采用推进剂预固化的两次浇注技术,成功地完成了小开口翼栏型发动机径向同心双层药柱的快、慢两种燃速配方的装药工艺.研究了尾部开口φ290mm发动机,从原材料进厂验收到制成推进剂,从壳体进厂到发动机总装测试出厂,全过程工艺技术。