[发明专利]一种复合固体推进剂的混合方法及混合系统

说明书

本发明涉及复合固体推进剂制造领域，公开了一种复合固体推进剂的混合方法及混合系统，通过确定氧化剂和金属燃料铺层的层厚比，堆积第一次粉末，并在第一层粉末上堆积第二次粉末，第一次粉末和第二层粉末之间间隙混合，在低感度以及无机械搅拌的方式下实现了固体填料粉末在微尺度空间的均匀混合；小组分的固体填料粉末以及助剂混合，并根据占比加入到粘合剂内进行预混，小组分固体填料粉末的混合均匀度高，通过将小组分固体填料粉末与粘合剂先混合后喷洒的方式实现其混合均匀；通过连续混合，通过持续提供固体填料粉末实现连续混合，解决传统的复合固体推进剂混合工艺混合容量有限的问题。

技术领域

本发明涉及复合固体推进剂制造领域，具体为一种复合固体推进剂的混合方法及混合系统。

背景技术

称量、混合、浇注、固化、脱模、整形是主流的复合固体推进剂药柱制备流程，因复合固体推进剂是由氧化剂、金属燃料和粘合剂等多个组分组成的均质、多相混合物，混合工艺是将氧化剂、金属燃料等固体填料均匀分散在粘合剂中，从而获得均质的复合固体推进剂药浆，浇注工艺是将均质的复合固体推进剂药浆浇入模具内，经过固化工艺形成性能均匀的整体，因此，决定固体填料在粘合剂中分布状态的混合工艺是制备性能均匀的推进剂药柱的基础。随着固体火箭发动机性能需求的不断提高，传统的混合工艺存在以下局限性：(1)混合装备的装载容量有限：超远程、高性能固体火箭发动机所使用的大尺寸复合固体推进剂药柱所需的药浆质量已远超出现有混合装备的承载容量，传统的混合装备在制造大尺寸复合固体推进剂药柱存在较大的难度；(2)混合过程存在较大的危险性：传统的混合工艺是通过机械搅拌等外力作用实现高固相含量的固体填料粉末均匀分散，会成为引发氧化剂和金属燃料发生化学反应的刺激源从而存有燃烧或爆炸的隐患。(3)混合效果难以保证：传统的混合装备在搅拌时无法直接观察、控制和判断固体填料每种组元的粉末分布情况和状态。固体填料含有多组元，每种组元的粉末含量不相同，氧化剂、金属燃料粉末含量占比较大，而黑索金、奥克托今等组元含量因占比较小，故在混合过程中实现均匀分散存在相当高的难度；固体填料粉末的粒度分布较广，其中小粒径的粉末会因团聚产生粉末簇，直接导致混合不均匀；混合不均匀的复合固体推进剂药浆所浇注的药柱会降低推进剂能量管理能力和燃烧性能稳定性。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种复合固体推进剂的混合方法及混合系统，以解决传统的复合固体推进剂混合工艺存在混合容量有限、混合过程不安全和小组分固体填料粉末混合不均匀的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种复合固体推进剂的连续混合方法，包括如下步骤：

步骤1，确定氧化剂和金属燃料铺层的层厚比，堆积第一层氧化剂粉末或金属燃料粉，然后在所堆积的一层氧化剂粉末或金属燃料粉上堆积第二层金属燃料粉或氧化剂粉末，第一次粉末和第二层粉末之间间隙混合，形成混合的微尺度粉末层；

步骤2，将小组分的固体填料粉末以及助剂混合，并根据占比加入到粘合剂内进行预混；

步骤3，将预混后的粘合剂喷洒到混合的微尺度粉末层上使其粉末颗粒粘结为整体得到复合固体推进剂；

步骤4，重复执行步骤1-步骤3，将所得到复合固体推进剂依次运输进行浇铸，完成复合固体推进剂的连续混合工作。

优选的，步骤1中，氧化剂粉末与金属燃料粉末每一层的堆积厚度比值根据固体火箭发动机工作过程中所需的燃烧速度和比冲确定。

优选的，步骤1中，第一层粉末和第二层粉末的厚度范围为50μm-1mm。

优选的，步骤2中，小组分的固体填料粉末以及助剂混合，其中混合质量比例为5～20：1。

优选的，步骤2中，小组分的固体填料粉末包括但不限于黑索金RDX以及奥克托金HMX；助剂包括但不限于固化剂、增塑剂以及燃烧性能调节剂。