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固體發(fā)動機(jī)復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展研究論文
摘要:固體發(fā)動機(jī)是火箭中的一項重要結(jié)構(gòu)，對于固體發(fā)動機(jī)復(fù)合材料的研發(fā)與分析，對于促進(jìn)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(yùn)載火箭；其次，闡述了Zefiro40發(fā)動機(jī)；最后，對我國運(yùn)載火箭特點進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望文中內(nèi)容對于相關(guān)工作人員能夠有所幫助。
關(guān)鍵詞：固體發(fā)動機(jī)；復(fù)合材料；技術(shù)發(fā)展
尤其是一些發(fā)達(dá)國家，在這方面取得了不錯的成績。發(fā)動機(jī)是火箭發(fā)射過程中的一項重要結(jié)構(gòu)，其技術(shù)對火箭的發(fā)展會造成較為嚴(yán)重的影響，特別是火箭發(fā)射機(jī)材料造成的影響尤為重要，因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對發(fā)動機(jī)復(fù)合材料發(fā)展的研究與分析，從而促進(jìn)火箭發(fā)生行業(yè)的整體發(fā)展腳步。
一、Epsilion運(yùn)載火箭
Epsilion運(yùn)載火箭是由日本研發(fā)的，其能夠發(fā)射質(zhì)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(shù)特點，是在實際發(fā)展過程中，準(zhǔn)備時間相對來說比較短，并且操作簡單，容易發(fā)射[1]。Epsilion運(yùn)載火箭采用的為三級固體發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)的具體情況如表1所示。在對新Epsilon火箭進(jìn)行研究過程中，主要進(jìn)行改進(jìn)的技術(shù)包括以下幾項內(nèi)容：1、采用了新型無毒推進(jìn)劑，在應(yīng)用過程中不會釋放有毒物質(zhì)，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(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠達(dá)到提升殼體，以及噴管絕熱層重量的目的，進(jìn)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(jī)
依據(jù)Vega改進(jìn)計劃，在實際研發(fā)過程中，為了使火箭的性能、荷載適應(yīng)性能夠得到進(jìn)一步提高，同時在該基礎(chǔ)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(guān)調(diào)查結(jié)果可以得到Zefiro40發(fā)動機(jī)的各項內(nèi)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(yùn)行過程中推力大小為1260kN，比沖為290.7s。通過對Zefiro40發(fā)動機(jī)進(jìn)行詳細(xì)分析，可以確定其具有較高質(zhì)量比，這是一位在對其進(jìn)行研發(fā)過程中，采用了許多的新技術(shù)和新材料，主要包括高性能纖維預(yù)浸漬帶成型、極低密度的橡膠絕熱層、分段復(fù)合材料殼體技術(shù)等，這對于提升Zefiro40發(fā)動機(jī)的性能來說意義重大，同時，也起到了促進(jìn)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(yīng)當(dāng)在溫室下，采用良好穩(wěn)定性的碳/環(huán)氧預(yù)浸料，完成相應(yīng)的制備工作。在實際研發(fā)過程中，為了最大程度減小復(fù)合材料殼體內(nèi)熱防護(hù)層的實際厚度，研制了更高的環(huán)氧樹脂。而在增強(qiáng)纖維方面，則采用新一代高強(qiáng)/輕質(zhì)碳纖維，通過對其進(jìn)行合理應(yīng)用，可以進(jìn)一步減小惰性質(zhì)量，從而使固定發(fā)動機(jī)的性能可以得到提高，確保其在是應(yīng)用過程中，各項性能都可以達(dá)到相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)，為火箭的順利發(fā)射提供強(qiáng)有力的支持[4]。此外，在實際生產(chǎn)過程中，為了能夠最大程度降低復(fù)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(shù)進(jìn)行應(yīng)用，通過該方式可以保證輔帶，以及切割的精準(zhǔn)度能夠達(dá)到相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)，從而提高發(fā)動機(jī)的質(zhì)量，滿足應(yīng)用要求。對于生產(chǎn)的噴管，為了能夠大幅度減輕噴管的具體重量，應(yīng)當(dāng)對復(fù)合材料柔性接頭進(jìn)行應(yīng)用[5]。與此同時，為了使C/P擴(kuò)張段的起皺缺陷能夠得到合理控制，并且能夠有所減少，應(yīng)當(dāng)對液體樹脂注射技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用。通過具體分析內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，在實際生產(chǎn)過程中，對傳統(tǒng)帶纏繞技術(shù)進(jìn)行應(yīng)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(chǎn)過程中，對液體樹脂注射工藝方法進(jìn)行應(yīng)用，具體步驟如下：1、鋪設(shè)纖維預(yù)制體，使其作用可以得到充分發(fā)揮，同時，為了確保鋪設(shè)的合理性，應(yīng)當(dāng)安排專人完成相應(yīng)的鋪設(shè)工作，并且完成鋪設(shè)后，應(yīng)當(dāng)指派專人對鋪設(shè)情況進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保鋪設(shè)內(nèi)容的合理性，不會出現(xiàn)任何問題[6]。2、在真空袋設(shè)備下，應(yīng)當(dāng)利用專門研樹脂浸漬預(yù)制體，同時該方式，使裝置的實際性能可以得到進(jìn)一步提高。3、做好相應(yīng)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(yùn)載火箭特點分析
從目前的情況來看，我國在火箭發(fā)動機(jī)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(jìn)一步提高�，F(xiàn)階段，我國固體火箭發(fā)動機(jī)主要被應(yīng)用在戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)武器、宇航發(fā)射遠(yuǎn)地點發(fā)動機(jī)，以及逃逸發(fā)動機(jī)等多個方面。近幾十年，隨著人們對火箭發(fā)動機(jī)各項相關(guān)技術(shù)研究的深入，在燃燒室設(shè)計、高性能復(fù)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(yùn)載技術(shù)也得到了進(jìn)一步提高，我國發(fā)展新型大尺寸2m系列發(fā)動機(jī)在實際運(yùn)行過程中，其推力已經(jīng)可以達(dá)到120t，在實際設(shè)計過程中，為了確�；鸺\(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性，在整個發(fā)動機(jī)上，采用的為全金屬殼體、金屬增強(qiáng)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l(fā)展過程中不會出現(xiàn)任何問題。在所有裝置中，發(fā)動機(jī)噴管是我國在該方面研究期間，研發(fā)的同類型產(chǎn)品中，尺寸最大的復(fù)合材料制品，同時通過對該產(chǎn)品的合理應(yīng)用，很好的解決了柔性噴管防護(hù)、復(fù)合材料多部件合理組裝等各項技術(shù)，這也體現(xiàn)了我國在固體發(fā)動機(jī)噴管材料方面的整體技術(shù)水平，并且可以將該項技術(shù)合理的應(yīng)用到更大尺寸的推發(fā)動機(jī)的研究中，從而促進(jìn)火箭行業(yè)的整體發(fā)展速度。
四、結(jié)束語
綜上所述，在火箭固體發(fā)動機(jī)研制過程中，對先進(jìn)的復(fù)合材料進(jìn)行應(yīng)用，一方面可以使發(fā)動機(jī)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(jìn)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(jī)研制過程中，結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計內(nèi)容將變得更加精細(xì)，這也使得其性能變得更加優(yōu)異。例如，復(fù)合材料殼體應(yīng)用了不同的增強(qiáng)纖維，通過該方式實現(xiàn)了高質(zhì)量比，同時，為了實對固體發(fā)動機(jī)質(zhì)量的精細(xì)化控制，還研制了碳纖維預(yù)浸漬帶纏繞、纖維鋪放技術(shù)等，并且，對各項技術(shù)進(jìn)行了合理應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
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