[发明专利]一种基于自重诱发压力条件下NEPE推进剂贮存寿命的预估方法

说明书

技术领域

本发明属于火炸药技术领域，主要涉及自重诱发压力条件下NEPE推进剂装药贮存寿命的预估方法，尤其涉及承受一定自重压力的NEPE推进剂，经过不同温度的加速试验后，以拉伸强度作为失效参量评定NEPE推进剂的贮存寿命。

背景技术

硝酸酯增塑的聚醚推进剂(NEPE推进剂)是美国于上世纪70年代末、80年代初发展起来的新一代固体推进剂，这种推进剂综合了双基推进剂和复合推进剂的优点，是目前能量性能和力学性能优异的新型推进剂，代表着高能固体推进剂的发展方向。NEPE推进剂作为一种以高聚物粘合剂为弹性基体、掺杂有氧化剂和金属燃料等组分的复合材料，在长贮过程中会发生缓慢的物理、化学变化，导致能量、力学、燃烧等性能发生变化，影响固体火箭发动机的安全性、可靠性及贮存寿命。目前，重量为几百公斤的NEPE推进剂多为大尺寸装药，位于底部的装药承受极大的压力，这种自重载荷会导致装药力学性能下降、药柱破裂，同时使分解产生的自催化气体不易逸出，严重影响大尺寸NEPE推进剂的安全使用和贮存寿命。与此同时，双基推进剂采用安定剂含量降至50％作为安全贮存寿命终点，复合推进剂以力学性能失效为关键参量，已分别建立了加速寿命试验方法，而NEPE推进剂的加速寿命试验目前只进行了单温度应力的寿命预估研究，未考虑自重产生的诱发压力对NEPE推进剂贮存寿命的影响。因此，在承受一定自重压力的NEPE推进剂贮存过程中，在考虑自重载荷的情况下，很有必要建立NEPE推进剂寿命评估方法，为推进剂的设计、贮存和使用时的可靠性和安全性提供理论依据。

发明内容

大尺寸NEPE推进剂装药在长期贮存过程中，位于底部的装药承受极大的压力，这部分装药在长贮过程中一方面高聚物缓慢降解，引起力学性能降低，另一方面自重载荷作用下发生力学松弛，力学性能降低。针对大尺寸NEPE推进剂贮存过程中存在的问题，本发明提供一种可模拟大尺寸NEPE推进剂贮存时承受的自重载荷，以拉伸强度作为力学老化特征参量，评定大尺寸NEPE推进剂装药的贮存期限的方法。该方法根据力学性能老化变化的规律性，结合老化反应动力学规律，提出以拉伸强度为特征参量，采用不同温度加速试验的方法，评定承受一定自重载荷NEPE推进剂装药贮存寿命的方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种基于自重诱发压力条件下NEPE推进剂贮存寿命的预估方法，其特征在于：

1.开展恒定应力载荷下不同温度的加速试验

①根据装药质量，制作恒定压力载荷下NEPE推进剂加速老化试验件

试验所用压力加载装置由3部分组成：支撑单元、压力加载单元、样品盒装置。

支撑单元由底座、垫块、支架、立柱、大固定螺母组成。立柱安装于底座上，用于支撑和固定压力加载单元的盖板；支架安装于底座中央，用于固定加载单元的加压柱。垫块位于样品盒底部，便于紧固卡安装。

压力加载单元由盖板、立柱孔、导向柱孔、导向柱、弹簧、加压柱组成。加压柱底面位于样品盒上方，导向柱底面位于加压柱上端面，标定好弹性系数的弹簧安装于导向柱上。盖板的立柱孔装配于立柱上，使盖板作用于弹簧上，同时导向柱安装于盖板导向柱孔内。

样品盒装置由样品盒、样品盒盖板、样品、样品盒底板、紧固卡、螺钉、 小固定螺母、排气孔、螺钉孔组成。样品盒底板位于样品盒内底部，样品装在样品盒内，样品盒盖板位于样品盒内上部，样品盒侧面开有排气孔，便于装药老化释放气体，防止过渡累积导致自催化反应过于强烈而引发燃烧爆炸等安全事故。紧固卡分别位于样品盒上下，紧固卡两端分别有两个螺钉孔，用螺钉通过螺钉孔和小固定螺母进行螺接，用于紧固样品盒底板和盖板，使样品保持恒定压力。

制作试验件流程：NEPE推进剂制作成坯药或试片。样品盒底板置于样品盒底部，试样方坯药块或试片装入样品盒，盖上样品盒盖板。紧固卡配合螺钉固定样品盒底板和盖板，作为预制试件。将预制试件放在压力加载单元加压柱下端面，根据模拟载荷重量弹簧弹性系数计算绝对形变量，对盖板施加压力，以获得制定压力。压力通过弹簧及加压柱将压力传导给样品盒盖板，进而作用于推进剂试样，达到预定压力之后，停止加压，并通过紧固卡配合螺钉紧固样品盒底板和盖板，制成试验件。

②单温度应水平温度加速寿命试验

试验件放到50℃～85℃范围内一恒定温度的安全型恒温水浴试验箱中加速老化。

按时间间隔取出试验件，自然冷至室温后，从压力加载装置取出带有紧固卡的样品盒，置于防静电塑料袋内密封保管。每个温度压力应力水平组合取样完成后，取出样品盒中的试样，进行相关性能测试。