固體火箭發(fā)動機缺陷分析及其無損檢測方法

王立君

【摘 要】固體火箭發(fā)動機的缺陷會對其工作性能和發(fā)射平臺的安全性帶來威脅，從空間的角度能夠分析出缺陷的性質以及對其造成的危害。傳統(tǒng)型的無損檢測無法建立三維空間立體結構會造成誤判或者漏判。固體火箭發(fā)動機的缺陷有燃燒室缺陷、噴管缺陷。這兩種缺陷在其燃燒時會出現(xiàn)“超”燃燒表面，會造成重大的威脅。國內外對其檢測方法包括：射線計算機斷層掃描法、低頻超聲檢測、超聲波脈沖發(fā)射等無損檢測法。他們有針對性的特點。對于不同的發(fā)動機，能夠應用多種方法來進行無損檢測。

【關鍵詞】固體火箭發(fā)動機 缺陷 無損檢測

固體火箭發(fā)動機是采用固體推進劑的火箭發(fā)動機，它是各種武器的動力裝置，同時其在航空領域有廣泛的應用。它的結構比較簡單，具有機動性、可靠性和較易維護性的優(yōu)點，極大的滿足了現(xiàn)代戰(zhàn)爭、航天事業(yè)的要求。固體推進劑會受到各種載荷作用和溫濕度變化的影響，因此可能會發(fā)生物理或者化學性質的變化。有可能會損壞固體火箭發(fā)動機的結構完整性，導致其他的缺陷。因此對固體火箭發(fā)動機缺陷分析尤為重要，并對其采用無損檢測方法。

1固體火箭發(fā)動機缺陷和其影響

固體火箭發(fā)動機缺陷分為燃燒室缺陷、噴管缺陷。燃燒室缺陷包括藥柱缺陷、粘結界面脫粘缺陷。其中粘結界面脫粘缺陷對發(fā)動機的危害最大。

粘結界面脫粘缺陷包括：殼體和絕熱層間的界面脫粘、絕熱層和襯層間的界面脫粘、襯層和推進劑藥柱間的界面脫粘、層間脫粘和層間粘結界面疏松。

藥柱缺陷包括：藥柱氣孔和孔洞、藥柱裂縫、藥柱表面裂紋、夾雜、藥柱內表面缺陷、限燃層脫落和包覆套脫粘。

2固體火箭發(fā)動機損傷的診斷檢測方法

2.1工業(yè)CT技術

CT技術來源于X射線照相技術，在復合材料研究中已經(jīng)有十多年了，它能夠檢測出被掃描物體的二維空間分布，通過對斷層面的密度分析，老獲取復合材料內部的信息。CT技術的特點包括：高空間分辨率、密度分辨率；高動態(tài)的檢測范圍；成像尺度的精確度高；不受幾何結構的限制，檢測效率低、成本高、大型構件的現(xiàn)場檢測等局限性。CT技術中的成像技術能夠檢測一些問題。

美國在20世紀80年代初期已經(jīng)研究出工業(yè)CT設備，主要應用于檢測大型固體火箭發(fā)動機的復合材料殼體，并逐漸應用于無損檢測中。中期，應用于中小型的固體火箭發(fā)動機中，發(fā)現(xiàn)了難以檢測出來的質量問題，從而提高其安全性能。英國，法國等也將工業(yè)CT技術應用于固體火箭發(fā)動機。以它為無損檢測方法，應用于監(jiān)控動態(tài)疲勞載荷和質量問題等。CT技術能夠應用于檢測受損的內部結構，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。將CT技術應用于固體火箭發(fā)動機中，檢測說明，CT技術對固體火箭發(fā)動機中的絕熱層以及藥柱缺陷有較高的靈敏度，能夠準確的檢測出尺寸、部位。CT技術能夠滿足檢測要求，尤其是對其的多界面質量檢測，是其他的檢測方法是不能比的。它對固體火箭發(fā)動機的缺陷分析及其無損檢測方法有著重要的作用。

2.2超聲檢測技術

AU技術也叫SWF技術，AU技術應用于檢測研究材料中的細微缺陷及整體影響，是完整性的評估技術，AU掃描技術對粘結界面有有效的檢測，能夠克服傳感器可達性差等的缺點。就目前而言，主要在物理傳播模型中使用，來進一步的改進其評估。固體火箭發(fā)動機多為層狀的粘結結構，它能夠應用于復合材料中，來減輕整體重量、提高結構強度，對檢測的可靠性有了新要求。

根據(jù)固體火箭發(fā)動機的結構特點，設計了關于殼體及絕熱層粘結結構的檢測方法，并且有大小不等的圓形孔洞。運用自適應濾波法對檢測信號的噪音講解，對信號的多分辨率分析運用小波變換，AU技術能夠實現(xiàn)固體火箭發(fā)動機，結構粘結質量有效性的檢測。

2.3超聲波檢測技術

超聲筆檢測技術中的超聲C掃描的特點是直觀性和速度快，它普遍運用于大型復合材料的檢測技術中，超聲縱波多次反射法能夠對固體火箭發(fā)動機中的噴管金屬和非金屬粘接界面進行更加準確的無損檢測，超聲波脈沖法對檢查殼體和絕熱層間的脫粘問題很有效，它最早應用于無損檢測中。美國曾經(jīng)采用超聲縱波反射法檢測噴管金屬與非金屬的粘結界面的質量情況，如今已經(jīng)成功的應用于產(chǎn)品的批量檢測。

2.4低頻超聲波檢測

先前研究人員認為超聲波通過推進劑傳播的方法不可行，因此研究人員研究了兩種檢測方法，利用低頻探頭分為接觸法和非接觸法。（1）接觸法中，將傳播探頭放在推進劑的表面，將接收探頭放在其表面的另一旁，利用試件對這類方法進行評估，能夠檢測出其存在的缺陷，此方法能夠用于固體火箭發(fā)動機中，試件和產(chǎn)品的差別是其外部的絕熱層和殼體。（2）非接觸法。它使用能夠有效改善信噪比的發(fā)射線性調頻脈沖，在非接觸法中，發(fā)射探頭及接收探頭不需要放在推進劑上。此方法能夠檢測推進劑中存在的缺陷。

2.5激光全息無損檢測

它的基本原理是在檢測的構件上加入載荷后，構件表面和材料內部是否有變化，內部存在的分層缺陷。與別的檢測方法比較，它是干涉計量術，能夠檢測出極微小的變形，激光全息無損檢測光源是激光，由于它的相加長度很大，因此能夠檢驗大尺寸產(chǎn)品。對于固體火箭發(fā)動機而言，激光全息技術利用光學干涉原理，當藥柱受力時，其內部缺陷的表面發(fā)生變形會產(chǎn)生位移來確定缺陷。該方法應用于固體火箭發(fā)動機中，其靈敏度很高。

3結語

針對不同型號的固體火箭發(fā)動機，應當確定其的檢測設備、探傷工藝。采用固體火箭發(fā)動機大多在作戰(zhàn)陣地使用，因此要保障安全發(fā)射。固體推進劑點燃后燃燒，從而產(chǎn)生燃氣，以高速的速度排除然后推動發(fā)動機，本文介紹了固體火箭發(fā)動機缺陷情況，并對其進行了一系列分析，并且提出了其無損檢測方法，能夠更好的應用固體火箭發(fā)動機。其中不同的發(fā)動機，能夠應用多種方法來進行無損檢測。

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