HTPB推进剂温度冲击环境下损伤特性的声发射试验

2011-07-23刘承武阳建红

无损检测 2011年1期

刘承武,阳建红,邓凯,陈飞,张晖

(第二炮兵工程学院,西安 710025)

温度[1]和湿度[2-3]是影响推进剂力学性能十分重要的两大因素。固体发动机在贮存过程中,由于采用了诸如密封充氮等保护措施,光、辐射、湿度的影响可以避免。而在寿命期内,尤其是在待机、运输和发射阶段,要经受更为剧烈的环境温度变化带来的热载荷作用。当环境温度高时,高温层上产生热膨胀,这种热膨胀受到相邻层的限制,于是形成压应力;当环境温度低时,形成收缩拉应力。随着温度的交替变化,药柱各层之间作用着交变载荷,导致累积了疲劳损伤,从而缩短药柱的寿命。因此,研究固体推进剂温度冲击环境条件下的损伤特性十分必要。

目前主要采用的是宏观唯象方法来进行这方面的研究。Svob等[4]进行了CTPB推进剂模拟发动机的温度冲击试验,得出温度冲击引起应变疲劳和高温老化的综合影响,性能下降十分迅速。Ide等[5]进行了AP/HTPB推进剂的加速老化、热循环和热冲击三种不同试验,研究了不同热损伤条件下推进剂的断裂行为,结果表明,推进剂力学性能的劣化程度与热载荷的形式相关。

HTPB推进剂经过温度冲击作用后,在外载荷下,材料内部产生细观损伤(如基体开裂、脱湿等),并逐渐发展为宏观断裂,整个过程中有强烈的能量释放出来,并会产生声发射信号[6-7]。笔者对经过温度冲击后的HTPB推进剂试件进行单轴拉伸AE试验,研究了温度冲击对HTPB推进剂损伤的影响。