[发明专利]一种SRM密封结构密封性能评估方法

说明书

一种SRM密封结构密封性能评估方法，属于固体火箭发动机密封性检测领域，其特征在于：包括如下步骤：(1)根据Roth分子流泄漏理论，建立SRM橡胶O型圈密封机理的漏孔分子流泄漏模型；(2)依据时间变量建立橡胶老化预测模型；(3)结合步骤(1)、(2)建立长期贮存条件下SRM橡胶圈泄漏率模型，求解得到SRM密封结构密封性能的评估结果。基于Roth分子流泄漏理论，通过引入橡胶老化预测模型，建立长期贮存下SRM密封结构泄漏率模型，实现对长期贮存下SRM密封结构的密封性能进行评估，解决了因老化而引起的密封结构的密封性能不易检测评估的问题。

技术领域

本发明属于固体火箭发动机密封性检测领域，尤其涉及一种固体火箭发动机密封结构密封性能评估方法。

背景技术

固体火箭发动机(SRM)因结构简单、工作可靠，便于存储、运输及维修等优点，被广泛用于各型导弹武器作为主要动力源。为延长SRM的使用周期，避免其工作时高温、高压燃气从壳体内外泄，以及避免在贮存和转运期间SRM药柱受潮湿、腐蚀气体侵入，各连接部位都应保持良好的密封性能。

在SRM密封结构中，橡胶O形圈是应用最为广泛的一种密封件。然而在固体导弹的贮存过程中，橡胶O形圈是最容易出现老化问题的元件之一，它的失效将直接导致整体结构、药柱、电子器件等重要部件的工作性能下降。橡胶密封件密封性能的优劣是影响固体火箭发动机质量的主要因素之一。导弹是长期贮存一次使用的武器，交付使用单位后要在中心库进行长期贮存，有的导弹可能会贮存10年以上。因橡胶O形圈属于非金属材料，在长期贮存中非金属材料会发生自然老化，使橡胶圈的物理性能和力学性能变差，从而导致密封性能下降。

目前固体火箭发动机气密性检查常采用压降法，然而压降法只能检测到橡胶圈断裂等引起的泄漏率异常增大的情况，而不能检查因老化引起的密封结构性能劣化问题。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种SRM密封结构密封性能评估方法。

本发明所述的SRM密封结构密封性能评估方法，包括如下步骤：

(1)根据Roth分子流泄漏理论，建立SRM橡胶O型圈密封机理的漏孔分子流泄漏模型；

(2)依据时间变量建立橡胶老化预测模型；

(3)结合步骤(1)、步骤(2)建立长期贮存条件下SRM橡胶圈泄漏率模型，求解得到SRM密封结构密封性能的评估结果。

本发明所述的SRM密封结构密封性能评估方法，SRM一般需要经历较长的贮存阶段，橡胶的老化是泄漏率变化的关键因素。橡胶老化的本质是其在长期受挤压的情况下，部分弹性应变转变成为塑性应变，从而使得填充金属加工表面不平整沟槽的能力降低，即密封性能变差。为在泄漏率模型中引入老化时间因素，步骤(2)所述橡胶老化预测模型为：

式中：B和α为老化模型系数；K_c为老化速度常数。

本发明所述的SRM密封结构密封性能评估方法，流体在狭窄间隙中的流动主要表现为粘性流和分子流。考虑漏气通道的几何尺寸非常小，SRM工作环境压力大，可以将SRM橡胶O型圈密封机理归纳为漏孔的分子流泄漏模型，即气体通过SRM密封结构的泄漏为“分子流”状态。根据Roth.A基于分子流假设提出的单橡胶密封圈泄漏的基本方程，考虑SRM密封结构中有两个密封面，步骤(1)所述分子流泄漏模型为：