曹付齊+劉志成+李小換

摘要：為了研究某固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥的貯存壽命，采用加速老化試驗(yàn)的方法，分別考核了某固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥推進(jìn)劑和殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑界面在四個(gè)老化溫度下性能隨老化時(shí)間變化的趨勢(shì)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著老化時(shí)間延長(zhǎng)，推進(jìn)劑強(qiáng)度升高，最大伸長(zhǎng)率下降，而界面剪切強(qiáng)度老化初期升高，老化后期下降的趨勢(shì)較為明顯。但是，無(wú)論在哪種老化溫度下，界面剪切強(qiáng)度都高于技術(shù)指標(biāo)要求。由此得出推進(jìn)劑是影響該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥貯存壽命的關(guān)鍵因素，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了處理，預(yù)測(cè)該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥在25℃下的貯存壽命為13.7年。

關(guān)鍵詞：固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)；裝藥；貯存壽命；老化

中圖分類號(hào)：TJ763文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-5048（2014）04-0058-04

0引言

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝備部隊(duì)后面臨的一個(gè)重要問(wèn)題是其貯存壽命問(wèn)題，準(zhǔn)確預(yù)估其貯存壽命可以避免提前退役帶來(lái)的浪費(fèi)，以及過(guò)期服役所帶來(lái)的喪失作戰(zhàn)能力甚至威脅自身安全的嚴(yán)重后果[1-2]。因此，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)壽命預(yù)估具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)達(dá)國(guó)家非常注重固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命的研究，美國(guó)制定了長(zhǎng)期使用壽命分析（LongRangeServiceLifeAnalysis，LRSLA）計(jì)劃，該計(jì)劃主要依靠全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)貯存試驗(yàn)和解剖，但這種大規(guī)模的全彈貯存、監(jiān)測(cè)方法耗費(fèi)巨大。目前我國(guó)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命預(yù)估大多采用經(jīng)驗(yàn)估計(jì)與少量貯存產(chǎn)品定期點(diǎn)火試車相結(jié)合的概略估計(jì)方法。

國(guó)內(nèi)外的研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的薄弱環(huán)節(jié)是其裝藥的壽命。采用加速老化試驗(yàn)法預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥貯存壽命的方法，是一種快速試驗(yàn)方法，能為預(yù)估發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命提供一定的參考[3]。

研究同時(shí)表明，決定發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命的主要因素有兩個(gè)：一個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥中推進(jìn)劑藥柱的壽命，另一個(gè)是殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑等界面的壽命。

發(fā)動(dòng)機(jī)中裝藥在長(zhǎng)期貯存過(guò)程中老化的主要表現(xiàn)形式是力學(xué)性能的變化，包括兩種形式：一是推進(jìn)劑藥柱力學(xué)性能隨老化時(shí)間延長(zhǎng)發(fā)生變化，一般是最大拉伸強(qiáng)度增加而最大伸長(zhǎng)率下降；另一種是裝藥各界面力學(xué)性能發(fā)生變化，一般表現(xiàn)為界面粘接強(qiáng)度隨老化時(shí)間延長(zhǎng)而下降。因此，本文選用推進(jìn)劑最大伸長(zhǎng)率和界面剪切強(qiáng)度作為老化性能參數(shù)，在50℃、60℃、70℃和80℃，4個(gè)老化溫度下分別考察了推進(jìn)劑最大伸長(zhǎng)率和殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑聯(lián)合試驗(yàn)件界面剪切強(qiáng)度隨老化時(shí)間的變化趨勢(shì)，并預(yù)測(cè)了該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥在正常使用溫度下的貯存壽命，可以為預(yù)估發(fā)動(dòng)機(jī)的貯存壽命提供參考。

1數(shù)據(jù)處理方法與原理

1.1數(shù)據(jù)處理原理

貯存老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合統(tǒng)計(jì)計(jì)算原則，即總體服從正態(tài)分布，各觀察值相互獨(dú)立。加速老化試驗(yàn)期間，某些性能指標(biāo)的變化與時(shí)間、溫度存在一定的相關(guān)關(guān)系，可以找到一個(gè)與其相適應(yīng)的老化數(shù)學(xué)模型方程。性能變化的速率常數(shù)與溫度的關(guān)系，服從阿累尼沃斯方程。

1.2數(shù)據(jù)處理方法

按照QJ2328A—2005《復(fù)合固體推進(jìn)劑貯存老化試驗(yàn)方法》規(guī)定[4]，從標(biāo)準(zhǔn)推薦的線性模型、指數(shù)模型和對(duì)數(shù)模型三個(gè)老化數(shù)學(xué)模型中選擇一個(gè)模型，利用求得的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，若相關(guān)性成立，則說(shuō)明選擇的模型是正確的，并按QJ2328A—2005推薦的數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。

2試驗(yàn)測(cè)試條件與試驗(yàn)件

2.1試驗(yàn)測(cè)試條件

加速老化溫度分別為50℃、60℃、70℃、80℃。加速老化試驗(yàn)在電熱水浴烘箱中進(jìn)行，烘箱的溫度波動(dòng)不超過(guò)±1℃。

采用INSTRON5567拉伸機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試溫度為（25±2）℃，測(cè)試參數(shù)包括推進(jìn)劑最大拉伸強(qiáng)度、最大伸長(zhǎng)率和殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑聯(lián)合試驗(yàn)件界面剪切強(qiáng)度。

2.2試驗(yàn)件

推進(jìn)劑為丁羥推進(jìn)劑，絕熱層為丁羥基厚漿涂料，襯層為丁羥襯層。

用于加速老化試驗(yàn)的推進(jìn)劑方坯尺寸為120mm×130mm×10mm，性能測(cè)試為單向拉伸啞鈴形試樣。

用于加速老化試驗(yàn)的界面試驗(yàn)件為鋼/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑聯(lián)合試驗(yàn)件，按照標(biāo)準(zhǔn)QJ2038.2—1991《固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室界面粘接強(qiáng)度測(cè)試方法》（剪切法）進(jìn)行試驗(yàn)件制作并測(cè)試[5]。

3試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1～4給出了推進(jìn)劑加速老化試驗(yàn)結(jié)果，表5給出了聯(lián)合試驗(yàn)件剪切強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。

4.2界面老化數(shù)據(jù)分析與討論

由表5中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：

（1）在老化的初期，界面粘接強(qiáng)度隨老化時(shí)間的增加有上升的趨勢(shì)，原因可能有兩點(diǎn)：一是粘結(jié)試件是手工制作的，與人工操作的技巧和經(jīng)驗(yàn)關(guān)系很大，具有一定的隨機(jī)性；二是試件初期可能固化的不完全，隨高溫老化溫度和時(shí)間的增加，會(huì)出現(xiàn)后固化現(xiàn)象，導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度增加。

（2）在老化的后期，70℃、60℃、50℃下剪切強(qiáng)度隨老化時(shí)間的增加，有下降的趨勢(shì)，尤其是50℃下剪切強(qiáng)度下降趨勢(shì)比較明顯，符合一般老化規(guī)律。但是，無(wú)論在哪種溫度下老化，粘結(jié)強(qiáng)度都明顯高于標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)（≥0.60MPa）要求。僅從剪切強(qiáng)度考慮，殼體/絕熱層/襯層/藥柱界面剪切強(qiáng)度要達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求的強(qiáng)度極限（0.60MPa）之下需要的時(shí)間都很長(zhǎng)。因此表明，界面失效比推進(jìn)劑藥柱失效時(shí)間要長(zhǎng)，界面不是該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥壽命的薄弱環(huán)節(jié)。

5結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)某發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥推進(jìn)劑和界面進(jìn)行4個(gè)溫度下的加速老化試驗(yàn)，可以得出如下結(jié)論：

a.隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，推進(jìn)劑強(qiáng)度逐漸上升，伸長(zhǎng)率逐漸下降，符合推進(jìn)劑老化的一般規(guī)律；

b.以推進(jìn)劑老化后最大伸長(zhǎng)率下降10%作為老化極限指標(biāo)，預(yù)測(cè)該推進(jìn)劑在25℃下的貯存壽命為13.7年；

c.該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥粘結(jié)界面老化后，剪切強(qiáng)度高于技術(shù)指標(biāo)要求，表明界面不是裝藥壽命的薄弱環(huán)節(jié)。endprint

摘要：為了研究某固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥的貯存壽命，采用加速老化試驗(yàn)的方法，分別考核了某固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥推進(jìn)劑和殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑界面在四個(gè)老化溫度下性能隨老化時(shí)間變化的趨勢(shì)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著老化時(shí)間延長(zhǎng)，推進(jìn)劑強(qiáng)度升高，最大伸長(zhǎng)率下降，而界面剪切強(qiáng)度老化初期升高，老化后期下降的趨勢(shì)較為明顯。但是，無(wú)論在哪種老化溫度下，界面剪切強(qiáng)度都高于技術(shù)指標(biāo)要求。由此得出推進(jìn)劑是影響該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥貯存壽命的關(guān)鍵因素，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了處理，預(yù)測(cè)該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥在25℃下的貯存壽命為13.7年。

關(guān)鍵詞：固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)；裝藥；貯存壽命；老化

中圖分類號(hào)：TJ763文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-5048（2014）04-0058-04

0引言

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝備部隊(duì)后面臨的一個(gè)重要問(wèn)題是其貯存壽命問(wèn)題，準(zhǔn)確預(yù)估其貯存壽命可以避免提前退役帶來(lái)的浪費(fèi)，以及過(guò)期服役所帶來(lái)的喪失作戰(zhàn)能力甚至威脅自身安全的嚴(yán)重后果[1-2]。因此，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)壽命預(yù)估具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)達(dá)國(guó)家非常注重固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命的研究，美國(guó)制定了長(zhǎng)期使用壽命分析（LongRangeServiceLifeAnalysis，LRSLA）計(jì)劃，該計(jì)劃主要依靠全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)貯存試驗(yàn)和解剖，但這種大規(guī)模的全彈貯存、監(jiān)測(cè)方法耗費(fèi)巨大。目前我國(guó)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命預(yù)估大多采用經(jīng)驗(yàn)估計(jì)與少量貯存產(chǎn)品定期點(diǎn)火試車相結(jié)合的概略估計(jì)方法。

國(guó)內(nèi)外的研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的薄弱環(huán)節(jié)是其裝藥的壽命。采用加速老化試驗(yàn)法預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥貯存壽命的方法，是一種快速試驗(yàn)方法，能為預(yù)估發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命提供一定的參考[3]。

研究同時(shí)表明，決定發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命的主要因素有兩個(gè)：一個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥中推進(jìn)劑藥柱的壽命，另一個(gè)是殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑等界面的壽命。

發(fā)動(dòng)機(jī)中裝藥在長(zhǎng)期貯存過(guò)程中老化的主要表現(xiàn)形式是力學(xué)性能的變化，包括兩種形式：一是推進(jìn)劑藥柱力學(xué)性能隨老化時(shí)間延長(zhǎng)發(fā)生變化，一般是最大拉伸強(qiáng)度增加而最大伸長(zhǎng)率下降；另一種是裝藥各界面力學(xué)性能發(fā)生變化，一般表現(xiàn)為界面粘接強(qiáng)度隨老化時(shí)間延長(zhǎng)而下降。因此，本文選用推進(jìn)劑最大伸長(zhǎng)率和界面剪切強(qiáng)度作為老化性能參數(shù)，在50℃、60℃、70℃和80℃，4個(gè)老化溫度下分別考察了推進(jìn)劑最大伸長(zhǎng)率和殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑聯(lián)合試驗(yàn)件界面剪切強(qiáng)度隨老化時(shí)間的變化趨勢(shì)，并預(yù)測(cè)了該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥在正常使用溫度下的貯存壽命，可以為預(yù)估發(fā)動(dòng)機(jī)的貯存壽命提供參考。

1數(shù)據(jù)處理方法與原理

1.1數(shù)據(jù)處理原理

貯存老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合統(tǒng)計(jì)計(jì)算原則，即總體服從正態(tài)分布，各觀察值相互獨(dú)立。加速老化試驗(yàn)期間，某些性能指標(biāo)的變化與時(shí)間、溫度存在一定的相關(guān)關(guān)系，可以找到一個(gè)與其相適應(yīng)的老化數(shù)學(xué)模型方程。性能變化的速率常數(shù)與溫度的關(guān)系，服從阿累尼沃斯方程。

1.2數(shù)據(jù)處理方法

按照QJ2328A—2005《復(fù)合固體推進(jìn)劑貯存老化試驗(yàn)方法》規(guī)定[4]，從標(biāo)準(zhǔn)推薦的線性模型、指數(shù)模型和對(duì)數(shù)模型三個(gè)老化數(shù)學(xué)模型中選擇一個(gè)模型，利用求得的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，若相關(guān)性成立，則說(shuō)明選擇的模型是正確的，并按QJ2328A—2005推薦的數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。

2試驗(yàn)測(cè)試條件與試驗(yàn)件

2.1試驗(yàn)測(cè)試條件

加速老化溫度分別為50℃、60℃、70℃、80℃。加速老化試驗(yàn)在電熱水浴烘箱中進(jìn)行，烘箱的溫度波動(dòng)不超過(guò)±1℃。

采用INSTRON5567拉伸機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試溫度為（25±2）℃，測(cè)試參數(shù)包括推進(jìn)劑最大拉伸強(qiáng)度、最大伸長(zhǎng)率和殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑聯(lián)合試驗(yàn)件界面剪切強(qiáng)度。

2.2試驗(yàn)件

推進(jìn)劑為丁羥推進(jìn)劑，絕熱層為丁羥基厚漿涂料，襯層為丁羥襯層。

用于加速老化試驗(yàn)的推進(jìn)劑方坯尺寸為120mm×130mm×10mm，性能測(cè)試為單向拉伸啞鈴形試樣。

用于加速老化試驗(yàn)的界面試驗(yàn)件為鋼/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑聯(lián)合試驗(yàn)件，按照標(biāo)準(zhǔn)QJ2038.2—1991《固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室界面粘接強(qiáng)度測(cè)試方法》（剪切法）進(jìn)行試驗(yàn)件制作并測(cè)試[5]。

3試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1～4給出了推進(jìn)劑加速老化試驗(yàn)結(jié)果，表5給出了聯(lián)合試驗(yàn)件剪切強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。

4.2界面老化數(shù)據(jù)分析與討論

由表5中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：

（1）在老化的初期，界面粘接強(qiáng)度隨老化時(shí)間的增加有上升的趨勢(shì)，原因可能有兩點(diǎn)：一是粘結(jié)試件是手工制作的，與人工操作的技巧和經(jīng)驗(yàn)關(guān)系很大，具有一定的隨機(jī)性；二是試件初期可能固化的不完全，隨高溫老化溫度和時(shí)間的增加，會(huì)出現(xiàn)后固化現(xiàn)象，導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度增加。

（2）在老化的后期，70℃、60℃、50℃下剪切強(qiáng)度隨老化時(shí)間的增加，有下降的趨勢(shì)，尤其是50℃下剪切強(qiáng)度下降趨勢(shì)比較明顯，符合一般老化規(guī)律。但是，無(wú)論在哪種溫度下老化，粘結(jié)強(qiáng)度都明顯高于標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)（≥0.60MPa）要求。僅從剪切強(qiáng)度考慮，殼體/絕熱層/襯層/藥柱界面剪切強(qiáng)度要達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求的強(qiáng)度極限（0.60MPa）之下需要的時(shí)間都很長(zhǎng)。因此表明，界面失效比推進(jìn)劑藥柱失效時(shí)間要長(zhǎng)，界面不是該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥壽命的薄弱環(huán)節(jié)。

5結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)某發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥推進(jìn)劑和界面進(jìn)行4個(gè)溫度下的加速老化試驗(yàn)，可以得出如下結(jié)論：

a.隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，推進(jìn)劑強(qiáng)度逐漸上升，伸長(zhǎng)率逐漸下降，符合推進(jìn)劑老化的一般規(guī)律；

b.以推進(jìn)劑老化后最大伸長(zhǎng)率下降10%作為老化極限指標(biāo)，預(yù)測(cè)該推進(jìn)劑在25℃下的貯存壽命為13.7年；

c.該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥粘結(jié)界面老化后，剪切強(qiáng)度高于技術(shù)指標(biāo)要求，表明界面不是裝藥壽命的薄弱環(huán)節(jié)。endprint

摘要：為了研究某固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥的貯存壽命，采用加速老化試驗(yàn)的方法，分別考核了某固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥推進(jìn)劑和殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑界面在四個(gè)老化溫度下性能隨老化時(shí)間變化的趨勢(shì)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著老化時(shí)間延長(zhǎng)，推進(jìn)劑強(qiáng)度升高，最大伸長(zhǎng)率下降，而界面剪切強(qiáng)度老化初期升高，老化后期下降的趨勢(shì)較為明顯。但是，無(wú)論在哪種老化溫度下，界面剪切強(qiáng)度都高于技術(shù)指標(biāo)要求。由此得出推進(jìn)劑是影響該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥貯存壽命的關(guān)鍵因素，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了處理，預(yù)測(cè)該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥在25℃下的貯存壽命為13.7年。

關(guān)鍵詞：固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)；裝藥；貯存壽命；老化

中圖分類號(hào)：TJ763文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-5048（2014）04-0058-04

0引言

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝備部隊(duì)后面臨的一個(gè)重要問(wèn)題是其貯存壽命問(wèn)題，準(zhǔn)確預(yù)估其貯存壽命可以避免提前退役帶來(lái)的浪費(fèi)，以及過(guò)期服役所帶來(lái)的喪失作戰(zhàn)能力甚至威脅自身安全的嚴(yán)重后果[1-2]。因此，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)壽命預(yù)估具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)達(dá)國(guó)家非常注重固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命的研究，美國(guó)制定了長(zhǎng)期使用壽命分析（LongRangeServiceLifeAnalysis，LRSLA）計(jì)劃，該計(jì)劃主要依靠全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)貯存試驗(yàn)和解剖，但這種大規(guī)模的全彈貯存、監(jiān)測(cè)方法耗費(fèi)巨大。目前我國(guó)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命預(yù)估大多采用經(jīng)驗(yàn)估計(jì)與少量貯存產(chǎn)品定期點(diǎn)火試車相結(jié)合的概略估計(jì)方法。

國(guó)內(nèi)外的研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的薄弱環(huán)節(jié)是其裝藥的壽命。采用加速老化試驗(yàn)法預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥貯存壽命的方法，是一種快速試驗(yàn)方法，能為預(yù)估發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命提供一定的參考[3]。

研究同時(shí)表明，決定發(fā)動(dòng)機(jī)貯存壽命的主要因素有兩個(gè)：一個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥中推進(jìn)劑藥柱的壽命，另一個(gè)是殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑等界面的壽命。

發(fā)動(dòng)機(jī)中裝藥在長(zhǎng)期貯存過(guò)程中老化的主要表現(xiàn)形式是力學(xué)性能的變化，包括兩種形式：一是推進(jìn)劑藥柱力學(xué)性能隨老化時(shí)間延長(zhǎng)發(fā)生變化，一般是最大拉伸強(qiáng)度增加而最大伸長(zhǎng)率下降；另一種是裝藥各界面力學(xué)性能發(fā)生變化，一般表現(xiàn)為界面粘接強(qiáng)度隨老化時(shí)間延長(zhǎng)而下降。因此，本文選用推進(jìn)劑最大伸長(zhǎng)率和界面剪切強(qiáng)度作為老化性能參數(shù)，在50℃、60℃、70℃和80℃，4個(gè)老化溫度下分別考察了推進(jìn)劑最大伸長(zhǎng)率和殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑聯(lián)合試驗(yàn)件界面剪切強(qiáng)度隨老化時(shí)間的變化趨勢(shì)，并預(yù)測(cè)了該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥在正常使用溫度下的貯存壽命，可以為預(yù)估發(fā)動(dòng)機(jī)的貯存壽命提供參考。

1數(shù)據(jù)處理方法與原理

1.1數(shù)據(jù)處理原理

貯存老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合統(tǒng)計(jì)計(jì)算原則，即總體服從正態(tài)分布，各觀察值相互獨(dú)立。加速老化試驗(yàn)期間，某些性能指標(biāo)的變化與時(shí)間、溫度存在一定的相關(guān)關(guān)系，可以找到一個(gè)與其相適應(yīng)的老化數(shù)學(xué)模型方程。性能變化的速率常數(shù)與溫度的關(guān)系，服從阿累尼沃斯方程。

1.2數(shù)據(jù)處理方法

按照QJ2328A—2005《復(fù)合固體推進(jìn)劑貯存老化試驗(yàn)方法》規(guī)定[4]，從標(biāo)準(zhǔn)推薦的線性模型、指數(shù)模型和對(duì)數(shù)模型三個(gè)老化數(shù)學(xué)模型中選擇一個(gè)模型，利用求得的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，若相關(guān)性成立，則說(shuō)明選擇的模型是正確的，并按QJ2328A—2005推薦的數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。

2試驗(yàn)測(cè)試條件與試驗(yàn)件

2.1試驗(yàn)測(cè)試條件

加速老化溫度分別為50℃、60℃、70℃、80℃。加速老化試驗(yàn)在電熱水浴烘箱中進(jìn)行，烘箱的溫度波動(dòng)不超過(guò)±1℃。

采用INSTRON5567拉伸機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試溫度為（25±2）℃，測(cè)試參數(shù)包括推進(jìn)劑最大拉伸強(qiáng)度、最大伸長(zhǎng)率和殼體/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑聯(lián)合試驗(yàn)件界面剪切強(qiáng)度。

2.2試驗(yàn)件

推進(jìn)劑為丁羥推進(jìn)劑，絕熱層為丁羥基厚漿涂料，襯層為丁羥襯層。

用于加速老化試驗(yàn)的推進(jìn)劑方坯尺寸為120mm×130mm×10mm，性能測(cè)試為單向拉伸啞鈴形試樣。

用于加速老化試驗(yàn)的界面試驗(yàn)件為鋼/絕熱層/襯層/推進(jìn)劑聯(lián)合試驗(yàn)件，按照標(biāo)準(zhǔn)QJ2038.2—1991《固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室界面粘接強(qiáng)度測(cè)試方法》（剪切法）進(jìn)行試驗(yàn)件制作并測(cè)試[5]。

3試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1～4給出了推進(jìn)劑加速老化試驗(yàn)結(jié)果，表5給出了聯(lián)合試驗(yàn)件剪切強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。

4.2界面老化數(shù)據(jù)分析與討論

由表5中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：

（1）在老化的初期，界面粘接強(qiáng)度隨老化時(shí)間的增加有上升的趨勢(shì)，原因可能有兩點(diǎn)：一是粘結(jié)試件是手工制作的，與人工操作的技巧和經(jīng)驗(yàn)關(guān)系很大，具有一定的隨機(jī)性；二是試件初期可能固化的不完全，隨高溫老化溫度和時(shí)間的增加，會(huì)出現(xiàn)后固化現(xiàn)象，導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度增加。

（2）在老化的后期，70℃、60℃、50℃下剪切強(qiáng)度隨老化時(shí)間的增加，有下降的趨勢(shì)，尤其是50℃下剪切強(qiáng)度下降趨勢(shì)比較明顯，符合一般老化規(guī)律。但是，無(wú)論在哪種溫度下老化，粘結(jié)強(qiáng)度都明顯高于標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)（≥0.60MPa）要求。僅從剪切強(qiáng)度考慮，殼體/絕熱層/襯層/藥柱界面剪切強(qiáng)度要達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求的強(qiáng)度極限（0.60MPa）之下需要的時(shí)間都很長(zhǎng)。因此表明，界面失效比推進(jìn)劑藥柱失效時(shí)間要長(zhǎng)，界面不是該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥壽命的薄弱環(huán)節(jié)。

5結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)某發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥推進(jìn)劑和界面進(jìn)行4個(gè)溫度下的加速老化試驗(yàn)，可以得出如下結(jié)論：

a.隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，推進(jìn)劑強(qiáng)度逐漸上升，伸長(zhǎng)率逐漸下降，符合推進(jìn)劑老化的一般規(guī)律；

b.以推進(jìn)劑老化后最大伸長(zhǎng)率下降10%作為老化極限指標(biāo)，預(yù)測(cè)該推進(jìn)劑在25℃下的貯存壽命為13.7年；

c.該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥粘結(jié)界面老化后，剪切強(qiáng)度高于技術(shù)指標(biāo)要求，表明界面不是裝藥壽命的薄弱環(huán)節(jié)。endprint