藥柱結(jié)構(gòu)縮比發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證①

賈永剛，張為華，劉東旭，張 煒

(1.國防科技大學(xué)航天與材料工程學(xué)院，長沙 410073;2.中國航天科工集團(tuán)公司六院四十一所，呼和浩特 010010)

0 引言

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱結(jié)構(gòu)完整性分析的主要任務(wù)是分析發(fā)動(dòng)機(jī)中各種載荷作用下藥柱的力學(xué)響應(yīng)。推進(jìn)劑藥柱的力學(xué)響應(yīng)分析可分為2類:(1)理論分析或數(shù)值模擬;(2)推進(jìn)劑試樣的力學(xué)性能測試及分析。即使是理論分析或數(shù)值模擬，通常也基于推進(jìn)劑力學(xué)性能數(shù)據(jù)，如彈性模量、最大延伸率及抗拉強(qiáng)度、斷裂性能、力學(xué)性能主曲線、本構(gòu)關(guān)系等［1－3］。目前，推進(jìn)劑的單軸拉伸試驗(yàn)及其性能參數(shù)是指導(dǎo)推進(jìn)劑力學(xué)性能研究和裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，但也存在應(yīng)力狀態(tài)單一的明顯不足，難以真實(shí)反映藥柱內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)［4］。如果直接在全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)中測試，受到測試技術(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)使用特點(diǎn)的約束，直接測試不易實(shí)現(xiàn);如果將發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行解體取樣測試，勢必造成資源浪費(fèi)。

為了解決上述問題，Thepenier等［5］采用縮比技術(shù)，研究了全尺寸CTPB(端羧基聚丁二烯)推進(jìn)劑藥柱最大應(yīng)力點(diǎn)的狀態(tài)，并給出了縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:縮比發(fā)動(dòng)機(jī)和全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱平均應(yīng)變與最大應(yīng)變的比值一致。本文首先根據(jù)Thepenier等人提出的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)出預(yù)示全尺寸HTPB(端羥基聚丁二烯)推進(jìn)劑藥柱力學(xué)性能的縮比發(fā)動(dòng)機(jī);其次，對設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的有效性進(jìn)行分析;最后，利用數(shù)字散斑結(jié)果及相關(guān)算法，對縮比發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱溫度試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證縮比發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)示結(jié)果的有效性。……