固體發動機復合材料技術發展研究論文

固體發動機復合材料技術發展研究論文

　　摘要:固體發動機是火箭中的一項重要結構，對于固體發動機復合材料的研發與分析，對于促進火箭行業的監控發展來說意義重大。首先，介紹了Epsilion運載火箭；其次，闡述了Zefiro40發動機；最后，對我國運載火箭特點進行了詳細分析，希望文中內容對于相關工作人員能夠有所幫助。

　　關鍵詞：固體發動機；復合材料；技術發展

　　尤其是一些發達國家，在這方面取得了不錯的成績。發動機是火箭發射過程中的一項重要結構，其技術對火箭的發展會造成較為嚴重的影響，特別是火箭發射機材料造成的影響尤為重要，因此，應當加強對發動機復合材料發展的研究與分析，從而促進火箭發生行業的整體發展腳步。

　　一、Epsilion運載火箭

　　Epsilion運載火箭是由日本研發的，其能夠發射質量不到500kg的小型星際探測衛星，也可以發射低于1200kg的低地球軌道衛星，其主要技術特點，是在實際發展過程中，準備時間相對來說比較短，并且操作簡單，容易發射[1]。Epsilion運載火箭采用的為三級固體發動機，發動機的具體情況如表1所示。在對新Epsilon火箭進行研究過程中，主要進行改進的技術包括以下幾項內容：1、采用了新型無毒推進劑，在應用過程中不會釋放有毒物質，不會對環境造成污染，并且可以滿足火箭的發展需求。2、X射線檢測法被新超聲波檢測法代替，這樣不僅提高了檢測效率，而且降低了檢測成本，對于保證火箭的安全發展來說有著重要意義[2]。3、通過對新技術進行應用，能夠達到提升殼體，以及噴管絕熱層重量的目的，進而使火箭的整體重力可以得到降低，完成對火箭的合理發射。

　　二、Zefiro40發動機

　　依據Vega改進計劃，在實際研發過程中，為了使火箭的性能、荷載適應性能夠得到進一步提高，同時在該基礎上，降低成本，尤其是在該過程中，裝藥量的提升，對于火箭荷載量的合理增加來說意義重大。依據相關調查結果可以得到Zefiro40發動機的各項內容如下：長度為7.6m，直徑大小為2.4m，最大壓力為11.5MPa，燃燒時長為95.5s，在運行過程中推力大小為1260kN，比沖為290.7s。通過對Zefiro40發動機進行詳細分析，可以確定其具有較高質量比，這是一位在對其進行研發過程中，采用了許多的新技術和新材料，主要包括高性能纖維預浸漬帶成型、極低密度的橡膠絕熱層、分段復合材料殼體技術等，這對于提升Zefiro40發動機的性能來說意義重大，同時，也起到了促進火箭行業發展的作用[3]。針對碳纖維殼體，在實地研發過程中，應當在溫室下，采用良好穩定性的碳/環氧預浸料，完成相應的制備工作。在實際研發過程中，為了最大程度減小復合材料殼體內熱防護層的實際厚度，研制了更高的環氧樹脂。而在增強纖維方面，則采用新一代高強/輕質碳纖維，通過對其進行合理應用，可以進一步減小惰性質量，從而使固定發動機的性能可以得到提高，確保其在是應用過程中，各項性能都可以達到相應的要求標準，為火箭的順利發射提供強有力的支持[4]。此外，在實際生產過程中，為了能夠最大程度降低復合材料裙在實際制造過程中出現的各種缺陷，可以對纖維帶自動輔放技術進行應用，通過該方式可以保證輔帶，以及切割的精準度能夠達到相應的要求標準，從而提高發動機的質量，滿足應用要求。對于生產的噴管，為了能夠大幅度減輕噴管的具體重量，應當對復合材料柔性接頭進行應用[5]。與此同時，為了使C/P擴張段的起皺缺陷能夠得到合理控制，并且能夠有所減少，應當對液體樹脂注射技術進行合理應用。通過具體分析內容可以發現，在實際生產過程中，對傳統帶纏繞技術進行應用，外表面會出現起皺現象，這一情況是固化熱循環期間，加壓引起的。而在實際生產過程中，對液體樹脂注射工藝方法進行應用，具體步驟如下：1、鋪設纖維預制體，使其作用可以得到充分發揮，同時，為了確保鋪設的合理性，應當安排專人完成相應的鋪設工作，并且完成鋪設后，應當指派專人對鋪設情況進行詳細檢查，確保鋪設內容的合理性，不會出現任何問題[6]。2、在真空袋設備下，應當利用專門研樹脂浸漬預制體，同時該方式，使裝置的實際性能可以得到進一步提高。3、做好相應的固化操作。通過合理的固化操作，一方面可使制造成本得到顯著提高，可謂一舉兩得。

　　三、我國運載火箭特點分析

　　從目前的情況來看，我國在火箭發動機方面取得了不錯的成績，并且隨著人們在該方面研究的不斷深入，相信這一成績將會得到進一步提高。現階段，我國固體火箭發動機主要被應用在戰略戰術武器、宇航發射遠地點發動機，以及逃逸發動機等多個方面。近幾十年，隨著人們對火箭發動機各項相關技術研究的深入，在燃燒室設計、高性能復合材料檢測、地面試驗等多方面數都得到了顯著提高。與此同時，隨著科技的快速發展是固體運載技術也得到了進一步提高，我國發展新型大尺寸2m系列發動機在實際運行過程中，其推力已經可以達到120t，在實際設計過程中，為了確保火箭運行的穩定性、安全性，在整個發動機上，采用的為全金屬殼體、金屬增強件柔性接頭、多向編織C/C喉襯、布帶纏繞C/P－高硅氧/酚醛噴管防熱部件，從而確保火箭發展過程中不會出現任何問題。在所有裝置中，發動機噴管是我國在該方面研究期間，研發的同類型產品中，尺寸最大的復合材料制品，同時通過對該產品的合理應用，很好的解決了柔性噴管防護、復合材料多部件合理組裝等各項技術，這也體現了我國在固體發動機噴管材料方面的整體技術水平，并且可以將該項技術合理的應用到更大尺寸的推發動機的研究中，從而促進火箭行業的整體發展速度。

　　四、結束語

　　綜上所述，在火箭固體發動機研制過程中，對先進的復合材料進行應用，一方面可以使發動機的性能得到提高，另一方面還可以降低整體成本，這對于促進火箭行業的整體發展來說意義重大。除此之外，在火箭固體發動機研制過程中，結構工藝設計內容將變得更加精細，這也使得其性能變得更加優異。例如，復合材料殼體應用了不同的增強纖維，通過該方式實現了高質量比，同時，為了實對固體發動機質量的精細化控制，還研制了碳纖維預浸漬帶纏繞、纖維鋪放技術等，并且，對各項技術進行了合理應用。

　　參考文獻：

　　[1]劉文一,楊春,楊培源.固體發動機金屬材料和復合材料殼體水下力學特性分析[J].航天制造技術,2017(05):46-50.

　　[2]張守誠,屈文忠,肖黎.固體發動機界面結構試件脫粘健康監測研究[J].固體火箭技術,2017,40(03):319-324.

　　[3]唐明軍.復合材料：其他航天國家怎么用[N].中國航天報,2015-05-27(A03).

　　[4]解惠貞,崔紅,李瑞珍,等.戰術導彈固體發動機喉襯材料的發展趨勢[J].材料導報,2015,29(S1):53-56.

　　[5]劉芳芳,黃升謀,陳偉亞,等.GIS在水污染控制規劃中的輔助應用——以湖北省某市河網為例[J].綠色科技,2013(07):176-179.

　　[6]丁新玲.固體火箭發動機殼體接頭形式[J].航天制造技術,2012(05):48.

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