[发明专利]火箭发动机推进剂/衬层界面粘接体系优化辅助设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体火箭推进剂装药质量评价技术，特别是一种火箭发动机推进剂/衬层界面粘接体系优化辅助设计方法。

背景技术

固体推进剂是火箭发动机的动力源，它在发动机中的装药质量直接关系到固体火箭的结构完整性和使用寿命。实践证明，影响固体推进剂应用的关键问题是界面粘接质量，特别是推进剂/衬层的界面粘接质量。现有技术中，由于受制于对推进剂/衬层界面粘接反应过程的理解，界面粘接中衬层配方的设计往往存在下列问题：对难量化影响因素存在人为理解偏差，设计过程要频繁调试配方和变更工艺，经验因素较多，人工判断识别因素占比较大，其结果是，消耗了人力物力，影响了装药质量。

发明内容

本发明的目的是要提供一种火箭发动机推进剂/衬层界面粘接体系优化辅助设计方法，它能够有效地通过层次分析法建立层次结构模型，可靠地通过量化设计参数来计算组合权系数，极大地完善了推进剂/衬层界面粘接设计方案。

本发明的技术方案是：设计一种火箭发动机推进剂/衬层界面粘接体系优化辅助设计方法，包括下列步骤：

步骤一，建立层次结构：设计目标层，中间特征层，具体方案层；

步骤二，计算同层权系数：根据层次结构，设定相对重要程度，比较权重系数，形成同层权系数排序；

步骤三，计算同层组合权系数：根据层次因素，计算权向量，形成同层组合权系数；根据最低层权系数的分布，给出一个关于各设计方案优先程度的排序，实现优化辅助设计。

本发明的有益技术效果是：由于通过层次分析法建立了良好界面粘接的层次结构模型，因而有利于量化设计参数、方便后续计算、获得要素排序。同时由于通过参数量化和权重计算获得了层次间相对重要性排序，因而适应了界面粘接的配方设计和方案优化的实际需要。另外由于层次结构模型充分真实地反映了推进剂/衬层界面粘接的层次结构和各因素关系，因而提供了模型结构扩充修改、设计方案适时完善的优化条件。本发明还具有模型结构分明、计算过程简单、减少了试验数量、节约了设计经费。

附图说明

图1为层次分析模型方框图。

图中，设计方案A：衬层配方A1，固化参数R_t=1.4；新制绝热层，正常硫化；实验工房环境湿度<50%。其它参照中国标准QJ2038.1A。

设计方案B：衬层配方B1，固化参数R_t=1.5；新制绝热层，正常硫化后160℃烘3h；实验工房环境湿度<50%。其它参照中国标准QJ2038.1A。

设计方案C：衬层配方C1，固化参数R_t=1.4，新制绝热层，正常硫化；实验工房环境湿度<50%。其它参照中国标准QJ2038.1A。

具体实施方式

根据附图提供的实施例对本发明进一步说明。实施例中层次分析模型的目的是在推进剂和绝热层一定的条件下，对衬层配方和工艺进行优化，以便获得良好的推进剂/衬层界面粘接性能。

以硝酸酯增塑聚醚推进剂/衬层界面粘接辅助设计为例。要求在推进剂和绝热层一定的条件下，综合考虑衬层的配方和工艺条件，以获得良好的推进剂/衬层界面粘接。根据以往的设计经验，采用层次分析法进行辅助设计，包括以下步骤：

步骤一，建立层次结构：设计目标层，中间特征层，具体方案层。

目标层：良好、持久的推进剂-衬层界面粘接性能。

特征层：良好、持久的推进剂-衬层界面粘接应该具有的特征，包括：

①推进剂-衬层界面粘接强度大：采用单向拉伸试验获得未老化矩形试件

的粘接强度；

②界面粘接拉伸破坏以推进剂内聚模式为主：采用扫描电子显微镜观测推进剂-衬层界面破坏模式；

③界面衬层初始模量高：采用动态力学热分析获得界面衬层初始模量；

④界面粘接试件定应变起裂位置不在界面：采用微米CT观察定应变初始起裂位置；

⑤推进剂向衬层中迁移组分少：采用显微红外光谱仪测定界面法线方向200-300微米范围内推进剂向衬层中迁移组分的量；

⑥界面粘接贮存性能好：高温加速老化试验条件下，以矩形试件粘接强度变化速率评价界面粘接贮存性能。

方案层：根据以往的设计经验，设计了3个衬层配方和工艺方案。

根据已建立的目标层、特征层、方案层，建立图1的层次分析模型方框图。