固體發(fā)動機復合材料技術發(fā)展研究論文

　　摘要:固體發(fā)動機是火箭中的一項重要結構，對于固體發(fā)動機復合材料的研發(fā)與分析，對于促進火箭行業(yè)的監(jiān)控發(fā)展來說意義重大。首先，介紹了Epsilion運載火箭；其次，闡述了Zefiro40發(fā)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(fā)動機；復合材料；技術發(fā)展

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

　　一、Epsilion運載火箭

　　Epsilion運載火箭是由日本研發(fā)的，其能夠發(fā)射質量不到500kg的小型星際探測衛(wèi)星，也可以發(fā)射低于1200kg的低地球軌道衛(wèi)星，其主要技術特點，是在實際發(fā)展過程中，準備時間相對來說比較短，并且操作簡單，容易發(fā)射[1]。Epsilion運載火箭采用的為三級固體發(fā)動機，發(fā)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(huán)境造成污染，并且可以滿足火箭的發(fā)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(fā)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(fā)射。

　　二、Zefiro40發(fā)動機

　　依據(jù)Vega改進計劃，在實際研發(fā)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(jù)相關調查結果可以得到Zefiro40發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)動機的性能來說意義重大，同時，也起到了促進火箭行業(yè)發(fā)展的作用[3]。針對碳纖維殼體，在實地研發(fā)過程中，應當在溫室下，采用良好穩(wěn)定性的碳/環(huán)氧預浸料，完成相應的制備工作。在實際研發(fā)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(huán)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(fā)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(fā)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(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn)，在實際生產過程中，對傳統(tǒng)帶纏繞技術進行應用，外表面會出現(xiàn)起皺現(xiàn)象，這一情況是固化熱循環(huán)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(fā)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(xiàn)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(fā)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(xiàn)階段，我國固體火箭發(fā)動機主要被應用在戰(zhàn)略戰(zhàn)術武器、宇航發(fā)射遠地點發(fā)動機，以及逃逸發(fā)動機等多個方面。近幾十年，隨著人們對火箭發(fā)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(shù)都得到了顯著提高。與此同時，隨著科技的快速發(fā)展是固體運載技術也得到了進一步提高，我國發(fā)展新型大尺寸2m系列發(fā)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(wěn)定性、安全性，在整個發(fā)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�；鸺�發(fā)展過程中不會出現(xiàn)任何問題。在所有裝置中，發(fā)動機噴管是我國在該方面研究期間，研發(fā)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(xiàn)了我國在固體發(fā)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(fā)動機的研究中，從而促進火箭行業(yè)的整體發(fā)展速度。

　　四、結束語

　　綜上所述，在火箭固體發(fā)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(fā)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(yè)的整體發(fā)展來說意義重大。除此之外，在火箭固體發(fā)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(yōu)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(xiàn)了高質量比，同時，為了實對固體發(fā)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(fā)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.

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　　[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(zhàn)術導彈固體發(fā)動機喉襯材料的發(fā)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(guī)劃中的輔助應用——以湖北省某市河網(wǎng)為例[J].綠色科技,2013(07):176-179.

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

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