F-12/S-2混雜纖維復合材料殼體承載能力①

王明鑒，盧明章

(1.海軍駐西安地區導彈發動機專業軍事代表室，西安 710025;2.中國人民解放軍91049部隊，青島 266001)

0 引言

固體火箭發動機作為導彈動力系統，工作時既要承受內壓作用，又要承受來自全彈的軸壓、軸拉、彎矩、剪力等外載荷［1］。隨著新材料的發展和固體發動機設計技術的進步，混雜纖維復合材料在高性能戰略、戰術導彈發動機殼體中得到了越來越廣泛的應用。針對載荷具體情況，利用不同纖維所具有的特性，對殼體進行混雜纖維纏繞，以獲得最優性能，是固體火箭發動機實現先進、精良的重要途徑。國外已將混雜纖維纏繞技術用于固體火箭發動機殼體設計，但在國內此項工作尚處于起步階段，為推進固體火箭發動機技術的發展，有必要加強混雜纖維纏繞殼體設計和工藝的研究。

目前，在工程研制中采用單一S-2或單一F-12纖維復合材料，遇到了發動機質量系數和承受外載荷能力難以協調的矛盾。本文將F-12纖維纏繞殼體的裙外縱向鋪層用抗壓縮性能更好的S-2纖維代替，實現F-12與S-2纖維的層間混雜，以達到既提高外載荷承載能力，又滿足殼體質量系數要求的目的。為此，分別制作了F-12纖維、S-2玻璃纖維、F-12/S-2混雜纖維復合材料圓筒試驗件，測試其抗軸壓性能，選擇設計改進方案，并對改進殼體進行有限元分析和試驗驗證，以解決工程研制難題。

1 圓筒試驗件制作及軸壓試驗

1.1 圓筒試驗件技術狀態［2］

試驗件為φ200 mm圓筒，壁厚約5 mm，圓筒長度大于30 mm，圓筒長度對軸壓臨界應力影響可忽略不計。……