固體火箭發(fā)動機(jī)粘接界面濕熱老化與壽命評估①

張曉軍，常新龍，陳順祥，范世鋒

(1.第二炮兵工程大學(xué)，西安 710025;2.中國人民解放軍海軍駐西安地區(qū)代表局，西安 710027)

0 引言

固體火箭發(fā)動機(jī)粘接界面是由發(fā)動機(jī)殼體、絕熱層、襯層料漿和推進(jìn)劑藥漿料等經(jīng)各種表面處理、粘貼涂敷和固化、半固化工藝而形成的由殼體-絕熱層、絕熱層-襯層、襯層-推進(jìn)劑3種界面組合而成的多層粘接結(jié)構(gòu)。粘接失效是固體火箭發(fā)動機(jī)最常見的失效模式之一，據(jù)統(tǒng)計國外失敗的固體發(fā)動機(jī)中近1/3是由界面脫粘造成的［1］。因此，粘接界面的貯存老化性能引起工程界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，宋先［2］對發(fā)動機(jī)粘接界面進(jìn)行了高溫加速老化試驗，測試了老化后粘接界面的扯離強(qiáng)度，并利用阿倫尼烏茲方程預(yù)測了發(fā)動機(jī)使用壽命。付東升［3］通過模擬實(shí)際生產(chǎn)過程的環(huán)境濕度，研究了丁羥推進(jìn)劑藥柱各界面的聯(lián)合粘接強(qiáng)度變化狀況。李曉光［4］采用微型拉伸試驗方法，對丁羥推進(jìn)劑/襯層粘接界面進(jìn)行了性能測試。吳豐軍等［5－6］運(yùn)用XPS分析手段表征了NEPE推進(jìn)劑/襯層粘接界面的化學(xué)組成和老化歷程，研究了粘接界面細(xì)觀力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)與破壞方式的差異及內(nèi)在關(guān)聯(lián)。以上老化研究都是針對單一環(huán)境應(yīng)力開展的，實(shí)際使用中，粘接結(jié)構(gòu)往往處于復(fù)雜的濕、熱等環(huán)境條件。較高的溫度會使襯層和推進(jìn)劑體系發(fā)生后固化，加速橡膠絕熱層的氧化分解，降低其內(nèi)聚強(qiáng)度，同時也會加快界面處組分的遷移。濕度對發(fā)動機(jī)粘接界面主要有兩方面影響［7］，即促進(jìn)聚合物水解及促進(jìn)弱邊界層形成。……