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复合固体推进剂高温加速试验理论与方法(1)
——Arrhenius 方程的适用性

2022-08-13池旭辉赵程远张峰涛

含能材料 2022年8期
关键词:模型

池旭辉,彭 松,赵程远,杨 根,张峰涛,曹 蓉

(航天化学动力技术重点实验室,湖北航天化学技术研究所,湖北 襄阳 441003)

0 引言

复合固体推进剂是固体火箭发动机的动力源。固体推进剂药柱在发动机工作期间要保持结构完整,对固体推进剂力学性能具有严苛要求。从配方组成上看,复合固体推进剂是一种颗粒填充的交联聚合物材料,贮存期间容易老化。老化一般会引起复合固体推进剂力学性能或其他重要性能下降,严重时导致发动机失效。因此,在发动机设计之初,就要求对复合固体推进剂的老化性能进行定量的评价,预知力学性能或其他性能的老化规律,预估其寿命终点,在失效前作出合适的应对措施,以确保武器使用的安全性和可靠性。

贮存老化贯穿固体火箭发动机整个寿命周期,是非常漫长的过程,国内外通常采用高温加速试验评估复合固体推进剂的老化性能和贮存寿命。基于高温加速试验的预估方法本质上是一种数据外推方法,外推结果的准确性严重依赖于所选用的老化动力学模型。目前复合固体推进剂老化评估广泛使用的模型是Arrhenius 方 程。但 是 近 年 来,一 些 研 究 者[1-5]对Arrhenius 方程的适用性陆续提出了疑问并尝试对该模型进行修正。我们在编写国军标《复合固体推进剂高温加速老化试验方法》(GJB10021-2021)[6]过程中,对方法相关的源流和理论基础进行了较系统的梳理,本文针对Arrhenius 方程在固体推进剂老化性能评估中的应用问题,介绍了该方程的应用现状,从理论源头分析了该方程的应用条件,指出了典型应用问题出现的原因及其解决途径,期望能进一步澄清Arrhenius方程的适用性问题的物理本源,增进行业共识。……

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