李晔鑫 职世君 王虎干 肖志平

摘 要： 为评估某固体发动机装药低温点火条件下安全系数， 开展了发动机装药结构完整性仿真和试验研究。 基于三维线粘弹性模型， 通过有限元软件分析了某发动机装药在低温和内压载荷下的结构完整性。 利用快速建压试验系统模拟了低温下发动机点火升压过程， 获得装药体积变形和最大主应变。 对比仿真和试验结果， 完成了相应条件下的泊松比反演。 结合推进剂低温快慢组合拉伸试验， 得到推进剂在模拟低温点火条件下的最大延伸率， 从而获取发动机药柱在低温点火条件下的安全系数。

关键词：低温点火; 结构完整性; 泊松比; 松弛模量; 体积变形; 装药; 推进剂; 固体火箭发动机

中图分类号：TJ763; V43  文献标识码：    A   文章编号：1673-5048（2021）04-0082-06

0 引  言

對于贴壁浇注式固体火箭发动机， 固体推进剂以一定构型的药柱通过包覆层、 绝热层与发动机壳体结合形成一个复杂的结构。 这一结构从推进剂浇注到完成发动机工作为止， 须经受一系列引起药柱应力、 应变和变形的条件， 如固化降温、 环境温度变化、 冲击、 振动、 点火后燃烧室增压等[1]。 研究表明， 固体发动机在低温条件下， 点火过程比较恶劣， 药柱在受一定预应变的情况下， 承受燃气内压的作用， 由于载荷特性及推进剂力学特性的复杂性， 药柱结构较易破坏[2]。 在工程应用上， 发动机工作环境越发严酷， 很多故障往往发生在低温点火条件下， 尤其是针对一些战术导弹， 已明确要求最低使用温度为-50 ℃， 因此开展低温点火装药结构完整性分析就显得十分必要。……