一种大尺寸nepe推进剂装药贮存寿命的预估方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于火炸药技术领域，主要涉及大尺寸NEPE推进剂装药贮存寿命的预估 方法，尤其涉及恒定加载应力条件下，采用不同温度应力水平的加速寿命试验方法，以拉伸 强度为失效参量评定NEPE推进剂的贮存寿命。
【背景技术】
[0002] 硝酸酯增塑的聚醚推进剂（NEPE推进剂）是美国于上世纪70年代末、80年代初 发展起来的新一代固体推进剂，这种推进剂综合了双基推进剂和复合推进剂的优点，是目 前能量性能和力学性能优异的新型推进剂，代表着高能固体推进剂的发展方向。NEPE推进 剂作为一种以高聚物粘合剂为弹性基体、参杂有氧化剂和金属燃料等组分的复合材料，在 长贮过程中会发生缓慢的物理、化学变化，导致能量、力学、燃烧等性能发生变化，影响固体 火箭发动机的安全性、可靠性及贮存寿命。目前，战略导弹使用的NEPE推进剂多为大尺寸 装药，直径甚至达到1. 4m，重量超过1X103kg，位于底部的装药承受极大的压力，这种自重 载荷会导致装药力学性能下降、药柱破裂，同时使分解产生的气体不易逸出，自催化分解加 剧，严重影响大尺寸NEPE推进剂的安全使用和贮存寿命。与此同时，双基推进剂采用安定 剂含量降至50%作为安全贮存寿命终点，复合推进剂以力学性能失效为关键参量，已分别 建立了加速寿命试验方法，而NEPE推进剂的加速寿命试验目前只进行了单温度应力的寿 命预估研宄，未考虑自重产生的诱发压力对NEPE推进剂贮存寿命的影响。因此，在大尺寸 NEPE推进剂贮存过程中，在考虑自重载荷的情况下，建立NETO推进剂寿命评估方法，为推 进剂的设计、贮存和使用时的可靠性和安全性提供理论依据。
【发明内容】
[0003] 大尺寸NEPE推进剂装药在长期贮存过程中，位于底部的装药承受极大的压力， 这部分装药在长贮过程中一方面高聚物缓慢降解，引起力学性能降低，另一方面自重载荷 作用下使分解产生的气体不易逸出，自催化分解加剧，同时发生力学松弛，力学性能降低。 针对大尺寸NEPE推进剂贮存过程中存在的问题，本发明提供一种可模拟大尺寸NEPE推进 剂贮存时承受的自重载荷，以拉伸强度作为力学老化特征参量，评定装药质量超过300kg 的大尺寸NEPE推进剂装药的贮存期限的方法。该方法根据力学性能老化变化的规律性，结 合老化反应动力学规律，提出以拉伸强度为特征参量，采用不同温度加速试验的方法，评定 大尺寸NEPE推进剂装药贮存寿命的方法。
[0004] 为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
[0005] -种大尺寸NEPE推进剂装药贮存寿命的预估方法，其特征在于，
[0006] 1.开展恒定应力载荷加速试验
[0007] ①根据装药质量，制作恒定压力载荷下NEPE推进剂加速老化试验件
[0008] 试验所用压力加载装置由3部分组成：支撑单元、压力加载单元、样品盒装置。
[0009] 支撑单元由底座、垫块、支架、立柱、大固定螺母组成。立柱安装于底座上，用于支 撑和固定压力加载单元的盖板；支架安装于底座中央，用于固定加载单元的加压柱。垫块位 于样品盒底部，便于紧固卡安装。
[0010] 压力加载单元由盖板、立柱孔、导向柱孔、导向柱、弹簧、加压柱组成。加压柱底面 位于样品盒上方，导向柱底面位于加压柱上端面，标定好弹性系数的弹簧安装于导向柱上。 盖板的立柱孔装配于立柱上，使盖板作用于弹簧上，同时导向柱安装于盖板导向柱孔内。
[0011] 样品盒装置由样品盒、样品盒盖板、样品、样品盒底板、紧固卡、螺钉、小固定螺母、 排气孔、螺钉孔组成。样品盒底板位于样品盒内底部，样品装在样品盒内，样品盒盖板位于 样品盒内上部，样品盒侧面开有排气孔，便于装药老化释放气体，防止过渡累积导致自催 化反应过于强烈而引发燃烧爆炸等安全事故。紧固卡分别位于样品盒上下，紧固卡两端分 别有两个螺钉孔，用螺钉通过螺钉孔和小固定螺母进行螺接，用于紧固样品盒底板和盖板， 使样品保持恒定压力。
[0012] NEPE推进剂制作成坯药或试片。样品盒底板置于样品盒底部，试样方坯药块或试 片装入样品盒，盖上样品盒盖板。紧固卡配合螺钉固定样品盒底板和盖板，作为预制试件。
[0013] 将预制试件放在压力加载单元加压柱下端面，根据模拟载荷重量弹簧弹性系数计 算绝对形变量，对盖板施加压力，以获得制定压力。压力通过弹簧及加压柱将压力传导给样 品盒盖板，进而作用于推进剂试样，达到预定压力之后，停止加压，并通过紧固卡配合螺钉 紧固样品盒底板和盖板，制成试验件。
[0014] ②单温度应水平温度加速寿命试验
[0015] 试验件放到50°C~85°C范围内一恒定温度的安全型恒温水浴试验箱中加速老 化。按时间间隔取出试验件，自然冷至室温后，从压力加载装置取出带有紧固卡的样品盒， 放于防静电塑料袋内密封保管。每个温度压力应力水平组合取样完成后，取出样品盒中的 试样，进行相关性能测试。
[0016] 2.研宄NEPE推进剂装药性能变化规律
[0017] 通过热加速老化试验，获得恒定压力单一温度条件下各种性能随温度的变化规 律。
[0018] ①能量性能：爆热随老化时间的变化规律
[0019] 能量性能按照"GJB772A-97方法701. 1绝热法"测定爆热。
[0020] ②静态力学性能：抗张强度/延伸率随老化时间的变化规律
[0021] 力学性能按照"GJB770B-2005 413. 1最大抗压强度断裂强度、最大伸长率和断裂 伸长率单向拉伸法"测量哑铃型老化试样的抗张强度/延伸率。
[0022] ③燃烧性能：燃速随老化时间的变化规律
[0023] 按照"GJB770B-2005方法706. 1靶线法"测定NEPE试样燃速。
[0024] ④安定性：安定剂含量随老化时间的变化规律
[0025] 按照"GJB770B-2005方法210. 1中定剂溴化法"测定NEPE湿热老化试样的安定 剂含量。
[0026] 3.确定NEPE推进剂装药失效模式
[0027] 对比温度-压力载荷作用下NEPE推进剂老化性能退化规律，力学性能拉伸强度、 延伸率变化最为显著，是NEPE推进剂的主要失效模式。拉伸强度表现出明显的变化规律适 合作为失效参量。
[0028] 4.开展不同温度不同压力下的加速