王立君

【摘 要】固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的缺陷會(huì)對(duì)其工作性能和發(fā)射平臺(tái)的安全性帶來(lái)威脅，從空間的角度能夠分析出缺陷的性質(zhì)以及對(duì)其造成的危害。傳統(tǒng)型的無(wú)損檢測(cè)無(wú)法建立三維空間立體結(jié)構(gòu)會(huì)造成誤判或者漏判。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的缺陷有燃燒室缺陷、噴管缺陷。這兩種缺陷在其燃燒時(shí)會(huì)出現(xiàn)“超”燃燒表面，會(huì)造成重大的威脅。國(guó)內(nèi)外對(duì)其檢測(cè)方法包括：射線計(jì)算機(jī)斷層掃描法、低頻超聲檢測(cè)、超聲波脈沖發(fā)射等無(wú)損檢測(cè)法。他們有針對(duì)性的特點(diǎn)。對(duì)于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠應(yīng)用多種方法來(lái)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

【關(guān)鍵詞】固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 缺陷 無(wú)損檢測(cè)

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是采用固體推進(jìn)劑的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，它是各種武器的動(dòng)力裝置，同時(shí)其在航空領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，具有機(jī)動(dòng)性、可靠性和較易維護(hù)性的優(yōu)點(diǎn)，極大的滿足了現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)、航天事業(yè)的要求。固體推進(jìn)劑會(huì)受到各種載荷作用和溫濕度變化的影響，因此可能會(huì)發(fā)生物理或者化學(xué)性質(zhì)的變化。有可能會(huì)損壞固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)完整性，導(dǎo)致其他的缺陷。因此對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)缺陷分析尤為重要，并對(duì)其采用無(wú)損檢測(cè)方法。

1固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)缺陷和其影響

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)缺陷分為燃燒室缺陷、噴管缺陷。燃燒室缺陷包括藥柱缺陷、粘結(jié)界面脫粘缺陷。其中粘結(jié)界面脫粘缺陷對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的危害最大。

粘結(jié)界面脫粘缺陷包括：殼體和絕熱層間的界面脫粘、絕熱層和襯層間的界面脫粘、襯層和推進(jìn)劑藥柱間的界面脫粘、層間脫粘和層間粘結(jié)界面疏松。

藥柱缺陷包括：藥柱氣孔和孔洞、藥柱裂縫、藥柱表面裂紋、夾雜、藥柱內(nèi)表面缺陷、限燃層脫落和包覆套脫粘。

2固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)損傷的診斷檢測(cè)方法

2.1工業(yè)CT技術(shù)

CT技術(shù)來(lái)源于X射線照相技術(shù)，在復(fù)合材料研究中已經(jīng)有十多年了，它能夠檢測(cè)出被掃描物體的二維空間分布，通過(guò)對(duì)斷層面的密度分析，老獲取復(fù)合材料內(nèi)部的信息。CT技術(shù)的特點(diǎn)包括：高空間分辨率、密度分辨率；高動(dòng)態(tài)的檢測(cè)范圍；成像尺度的精確度高；不受幾何結(jié)構(gòu)的限制，檢測(cè)效率低、成本高、大型構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等局限性。CT技術(shù)中的成像技術(shù)能夠檢測(cè)一些問(wèn)題。

美國(guó)在20世紀(jì)80年代初期已經(jīng)研究出工業(yè)CT設(shè)備，主要應(yīng)用于檢測(cè)大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合材料殼體，并逐漸應(yīng)用于無(wú)損檢測(cè)中。中期，應(yīng)用于中小型的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)現(xiàn)了難以檢測(cè)出來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題，從而提高其安全性能。英國(guó)，法國(guó)等也將工業(yè)CT技術(shù)應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。以它為無(wú)損檢測(cè)方法，應(yīng)用于監(jiān)控動(dòng)態(tài)疲勞載荷和質(zhì)量問(wèn)題等。CT技術(shù)能夠應(yīng)用于檢測(cè)受損的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。將CT技術(shù)應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中，檢測(cè)說(shuō)明，CT技術(shù)對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的絕熱層以及藥柱缺陷有較高的靈敏度，能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)出尺寸、部位。CT技術(shù)能夠滿足檢測(cè)要求，尤其是對(duì)其的多界面質(zhì)量檢測(cè)，是其他的檢測(cè)方法是不能比的。它對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的缺陷分析及其無(wú)損檢測(cè)方法有著重要的作用。

2.2超聲檢測(cè)技術(shù)

AU技術(shù)也叫SWF技術(shù)，AU技術(shù)應(yīng)用于檢測(cè)研究材料中的細(xì)微缺陷及整體影響，是完整性的評(píng)估技術(shù)，AU掃描技術(shù)對(duì)粘結(jié)界面有有效的檢測(cè)，能夠克服傳感器可達(dá)性差等的缺點(diǎn)。就目前而言，主要在物理傳播模型中使用，來(lái)進(jìn)一步的改進(jìn)其評(píng)估。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)多為層狀的粘結(jié)結(jié)構(gòu)，它能夠應(yīng)用于復(fù)合材料中，來(lái)減輕整體重量、提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對(duì)檢測(cè)的可靠性有了新要求。

根據(jù)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了關(guān)于殼體及絕熱層粘結(jié)結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法，并且有大小不等的圓形孔洞。運(yùn)用自適應(yīng)濾波法對(duì)檢測(cè)信號(hào)的噪音講解，對(duì)信號(hào)的多分辨率分析運(yùn)用小波變換，AU技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)粘結(jié)質(zhì)量有效性的檢測(cè)。

2.3超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲筆檢測(cè)技術(shù)中的超聲C掃描的特點(diǎn)是直觀性和速度快，它普遍運(yùn)用于大型復(fù)合材料的檢測(cè)技術(shù)中，超聲縱波多次反射法能夠?qū)腆w火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的噴管金屬和非金屬粘接界面進(jìn)行更加準(zhǔn)確的無(wú)損檢測(cè)，超聲波脈沖法對(duì)檢查殼體和絕熱層間的脫粘問(wèn)題很有效，它最早應(yīng)用于無(wú)損檢測(cè)中。美國(guó)曾經(jīng)采用超聲縱波反射法檢測(cè)噴管金屬與非金屬的粘結(jié)界面的質(zhì)量情況，如今已經(jīng)成功的應(yīng)用于產(chǎn)品的批量檢測(cè)。

2.4低頻超聲波檢測(cè)

先前研究人員認(rèn)為超聲波通過(guò)推進(jìn)劑傳播的方法不可行，因此研究人員研究了兩種檢測(cè)方法，利用低頻探頭分為接觸法和非接觸法。（1）接觸法中，將傳播探頭放在推進(jìn)劑的表面，將接收探頭放在其表面的另一旁，利用試件對(duì)這類方法進(jìn)行評(píng)估，能夠檢測(cè)出其存在的缺陷，此方法能夠用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中，試件和產(chǎn)品的差別是其外部的絕熱層和殼體。（2）非接觸法。它使用能夠有效改善信噪比的發(fā)射線性調(diào)頻脈沖，在非接觸法中，發(fā)射探頭及接收探頭不需要放在推進(jìn)劑上。此方法能夠檢測(cè)推進(jìn)劑中存在的缺陷。

2.5激光全息無(wú)損檢測(cè)

它的基本原理是在檢測(cè)的構(gòu)件上加入載荷后，構(gòu)件表面和材料內(nèi)部是否有變化，內(nèi)部存在的分層缺陷。與別的檢測(cè)方法比較，它是干涉計(jì)量術(shù)，能夠檢測(cè)出極微小的變形，激光全息無(wú)損檢測(cè)光源是激光，由于它的相加長(zhǎng)度很大，因此能夠檢驗(yàn)大尺寸產(chǎn)品。對(duì)于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)而言，激光全息技術(shù)利用光學(xué)干涉原理，當(dāng)藥柱受力時(shí)，其內(nèi)部缺陷的表面發(fā)生變形會(huì)產(chǎn)生位移來(lái)確定缺陷。該方法應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中，其靈敏度很高。

3結(jié)語(yǔ)

針對(duì)不同型號(hào)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)當(dāng)確定其的檢測(cè)設(shè)備、探傷工藝。采用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)大多在作戰(zhàn)陣地使用，因此要保障安全發(fā)射。固體推進(jìn)劑點(diǎn)燃后燃燒，從而產(chǎn)生燃?xì)?，以高速的速度排除然后推?dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，本文介紹了固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)缺陷情況，并對(duì)其進(jìn)行了一系列分析，并且提出了其無(wú)損檢測(cè)方法，能夠更好的應(yīng)用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。其中不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠應(yīng)用多種方法來(lái)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

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