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固體發(fā)動(dòng)機復合材料技術(shù)發(fā)展研究論文
摘要:固體發(fā)動(dòng)機是火箭中的一項重要結構，對于固體發(fā)動(dòng)機復合材料的研發(fā)與分析，對于促進(jìn)火箭行業(yè)的監控發(fā)展來(lái)說(shuō)意義重大。首先，介紹了Epsilion運載火箭；其次，闡述了Zefiro40發(fā)動(dòng)機；最后，對我國運載火箭特點(diǎn)進(jìn)行了詳細分析，希望文中內容對于相關(guān)工作人員能夠有所幫助。
關(guān)鍵詞：固體發(fā)動(dòng)機；復合材料；技術(shù)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(jì)。發(fā)動(dòng)機是火箭發(fā)射過(guò)程中的一項重要結構，其技術(shù)對火箭的發(fā)展會(huì )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(dòng)機復合材料發(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運載火箭
Epsilion運載火箭是由日本研發(fā)的，其能夠發(fā)射質(zhì)量不到500kg的小型星際探測衛星，也可以發(fā)射低于1200kg的低地球軌道衛星，其主要技術(shù)特點(diǎn)，是在實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，準備時(shí)間相對來(lái)說(shuō)比較短，并且操作簡(jiǎn)單，容易發(fā)射[1]。Epsilion運載火箭采用的為三級固體發(fā)動(dòng)機，發(fā)動(dòng)機的具體情況如表1所示。在對新Epsilon火箭進(jìn)行研究過(guò)程中，主要進(jìn)行改進(jìn)的技術(shù)包括以下幾項內容：1、采用了新型無(wú)毒推進(jìn)劑，在應用過(guò)程中不會(huì )釋放有毒物質(zhì)，不會(huì )對環(huán)境造成污染，并且可以滿(mǎn)足火箭的發(fā)展需求。2、X射線(xiàn)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(lái)說(shuō)有著(zhù)重要意義[2]。3、通過(guò)對新技術(shù)進(jìn)行應用，能夠達到提升殼體，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(dòng)機
依據Vega改進(jìn)計劃，在實(shí)際研發(fā)過(guò)程中，為了使火箭的性能、荷載適應性能夠得到進(jìn)一步提高，同時(shí)在該基礎上，降低成本，尤其是在該過(guò)程中，裝藥量的提升，對于火箭荷載量的合理增加來(lái)說(shuō)意義重大。依據相關(guān)調查結果可以得到Zefiro40發(fā)動(dòng)機的各項內容如下：長(cháng)度為7.6m，直徑大小為2.4m，最大壓力為11.5MPa，燃燒時(shí)長(cháng)為95.5s，在運行過(guò)程中推力大小為1260kN，比沖為290.7s。通過(guò)對Zefiro40發(fā)動(dòng)機進(jìn)行詳細分析，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(guò)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(shù)等，這對于提升Zefiro40發(fā)動(dòng)機的性能來(lái)說(shuō)意義重大，同時(shí)，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(shí)地研發(fā)過(guò)程中，應當在溫室下，采用良好穩定性的碳/環(huán)氧預浸料，完成相應的制備工作。在實(shí)際研發(fā)過(guò)程中，為了最大程度減小復合材料殼體內熱防護層的實(shí)際厚度，研制了更高的環(huán)氧樹(shù)脂。而在增強纖維方面，則采用新一代高強/輕質(zhì)碳纖維，通過(guò)對其進(jìn)行合理應用，可以進(jìn)一步減小惰性質(zhì)量，從而使固定發(fā)動(dòng)機的性能可以得到提高，確保其在是應用過(guò)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(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為了能夠最大程度降低復合材料裙在實(shí)際制造過(guò)程中出現的各種缺陷，可以對纖維帶自動(dòng)輔放技術(shù)進(jìn)行應用，通過(guò)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(dòng)機的質(zhì)量，滿(mǎn)足應用要求。對于生產(chǎn)的噴管，為了能夠大幅度減輕噴管的具體重量，應當對復合材料柔性接頭進(jìn)行應用[5]。與此同時(shí)，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(shù)脂注射技術(shù)進(jìn)行合理應用。通過(guò)具體分析內容可以發(fā)現，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對傳統帶纏繞技術(shù)進(jìn)行應用，外表面會(huì )出現起皺現象，這一情況是固化熱循環(huán)期間，加壓引起的。而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對液體樹(shù)脂注射工藝方法進(jìn)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(shí)，為了確保鋪設的合理性，應當安排專(zhuān)人完成相應的鋪設工作，并且完成鋪設后，應當指派專(zhuān)人對鋪設情況進(jìn)行詳細檢查，確保鋪設內容的合理性，不會(huì )出現任何問(wèn)題[6]。2、在真空袋設備下，應當利用專(zhuān)門(mén)研樹(shù)脂浸漬預制體，同時(shí)該方式，使裝置的實(shí)際性能可以得到進(jìn)一步提高。3、做好相應的固化操作。通過(guò)合理的固化操作，一方面可使制造成本得到顯著(zhù)提高，可謂一舉兩得。
三、我國運載火箭特點(diǎn)分析
從目前的情況來(lái)看，我國在火箭發(fā)動(dòng)機方面取得了不錯的成績(jì)，并且隨著(zhù)人們在該方面研究的不斷深入，相信這一成績(jì)將會(huì )得到進(jìn)一步提高�，F階段，我國固體火箭發(fā)動(dòng)機主要被應用在戰略戰術(shù)武器、宇航發(fā)射遠地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機，以及逃逸發(fā)動(dòng)機等多個(gè)方面。近幾十年，隨著(zhù)人們對火箭發(fā)動(dòng)機各項相關(guān)技術(shù)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(zhù)提高。與此同時(shí)，隨著(zhù)科技的快速發(fā)展是固體運載技術(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(dòng)機在實(shí)際運行過(guò)程中，其推力已經(jīng)可以達到120t，在實(shí)際設計過(guò)程中，為了確�；鸺\行的穩定性、安全性，在整個(gè)發(fā)動(dòng)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l(fā)展過(guò)程中不會(huì )出現任何問(wèn)題。在所有裝置中，發(fā)動(dòng)機噴管是我國在該方面研究期間，研發(fā)的同類(lèi)型產(chǎn)品中，尺寸最大的復合材料制品，同時(shí)通過(guò)對該產(chǎn)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(shù)，這也體現了我國在固體發(fā)動(dòng)機噴管材料方面的整體技術(shù)水平，并且可以將該項技術(shù)合理的應用到更大尺寸的推發(fā)動(dòng)機的研究中，從而促進(jìn)火箭行業(yè)的整體發(fā)展速度。
四、結束語(yǔ)
綜上所述，在火箭固體發(fā)動(dòng)機研制過(guò)程中，對先進(jìn)的復合材料進(jìn)行應用，一方面可以使發(fā)動(dòng)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(jìn)火箭行業(yè)的整體發(fā)展來(lái)說(shuō)意義重大。除此之外，在火箭固體發(fā)動(dòng)機研制過(guò)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(guò)該方式實(shí)現了高質(zhì)量比，同時(shí)，為了實(shí)對固體發(fā)動(dòng)機質(zhì)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(shù)等，并且，對各項技術(shù)進(jìn)行了合理應用。
參考文獻：
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