Жуков Б.П. - Энергетические конденсированные системы (1044938), страница 53
Текст из файла (страница 53)
г 1ногочнсленпыс исследования устойчивости различных резин по отношению к пластнфикаторам показали, что поглощение резинами пластификаторов из топлива соответствует закономерности, вытекающей из традиционных представлений о термодинамической совместимости полимеров и низкомолекулярных жидкостей: неполярные резины лучше сорбируют неполярные пластификаторы, и наоборот. Исключительной стойкостью к действию пластификаторов обладают резины на основе фторкаучука. Применение в составе ЗКС фторкаучуковой резины позволило практически полностью подавить миграцию пластификаторов нз топлива и обеспечить работоспособность зарядов в диапазоне температур +50'С. Дальнейшее развитие материаловедения в области ЗКС непосредственно связано с совершенствованием конструктивно-компоновочных схем РДТТ и рецептур СТТ.
Таким образом, очевидно, что материальг ЗКС играют важную роль в обеспечении надежной работы современных РДТТ. л.л. гавр»»о»а, ю.с. кляч»»» Зарлдов стабильность. Заряды СРТТпрн хранении и эксплуатации могут испытывать воздействие температуры, влаги, радиации, агрессивных сред, биологических факторов и напряжений от механических нагрузок, которые в зависимости от времени и интенсивности их воздействия обусловливают обратимые и необратимыс физико-химические процессы, Особое значение имеют температурные условия хранения и эксплуатации зарядов, определяющие интенсивность фнзико-химических процессов, Во многих случаях изменение темпсратурь1 окружакицсго воздуха приводит к возникновению напряженного состояния зарядов, обусловленного различием коэффициентов термического расширения элементов заряда. С повышением температуры усиливаются реакции взаимодействия компонентов топливных масс, термического разложения топлив н других элементов зарядов, которые могут сопровождаться газовыделением, изменением химической структуры материалов и разрушением зарядов.
Важное значение вопросы газовыделения приобретают для новых высокоэнергетических СРТТ, отличшощихся повышенными скоростями разложения. Процессы термического разложения ТРТ могут быть автокаталитическимн и при определенных экстремальных условиях могут привести к самовоспламенению (см. Теплооое саяооосллалыпепие).
Тепловое старение (деструкция или структурирование полимерного связующего, физико-химические превращения на границе наполпитель-связующсе, структурные перестройки на надмолекулярном уровне) сопровождается необратимыми изменениями характеристик ТРТ, бронепокрытий, крепящих слоев и неметалллических конструхционных материалов. На эксплуатационные свойства зарядов оказывают влияние процессы массопереиоса и массообмеиа (взаимная диффузия пластификаторов в элементах заряда, удаление летучих компонентов, перераспределение влаги и т.и.), приводящие к изменениям баллистических и механических характеристик заряда. К необратимым изменениям механических характеристик приводит также радиационное старение (химические реакции деструкции и структурирования в полимерных материалах).
Эксплуатационные свойства современных СРТТ во многом определяются фазовым состоянием горюче-связующих, пластификаторов н других компонентов. Поэтому температура плавления кристаллической фазы или температура структурного стеклования некристаллизующейся полимерной основы в ряде случаев являетсл температурным пределом работоспособности СРТТ и определяст их морозостойкость. Накопление повреждений в зарядах вследствие механических напряжений, действующих при хранении и эксплуатации, обусловливает изменение механических характеристик, изменение размеров зарядов, нарушсние адгезиопной связи на границе топливо-броне- покрытие (крепя|ций слой). Прн оценке сохрапяемости эксплуатационных характеристик зарядов различают две задачи: пряму1о и обратную.
Первая заключается в определении гарантийных сроков эксплуатации зарядов по допустимым изменениям характеристик, вторая состоит в установлении нормативного уровня характеристик заряда для обеспечения его рабогоспособпосги в течение заданного гарантийного срок». Формально обе задачи решаются, исходя из следующего условия: ЛО) РЯ > ~21 Зэ яаээ юэбхэыюсэь где 7(0) — начальное значение характеристик (требуемое по ТУ)„ Р(г)- коэффициент изменения характеристик (по отношению к начальному значению); [б1 — предельно допустимое значение характеристики в любой момент эксплуатации и хранения.
Обобщенной характеристикой работоспособности изделий является показатель надежности, т.е. вероятность безотказной работы. Использование этой характеристики в качестве параметра (б) было бы наиболее приемлемым вариантом решения задачи. Однако его реализация вызывает значительные затруднения из-за отсутствия достаточно точного решения кинетической задачи надежности для таких сложных систем, какими являются современные твердотопливные заряды ракетных двигателей.
Как правило, проводятся лишь частныс дискретные по времени оценки надежности. Поэтому в инженерной практике получил распространение способ, заключающийся в том, что приведенное выше соотношение решается для каждой характеристики, определяющей работоспособность конструкции. Для обеспечения требуемого гарантийного срока в нормативы по характеристикам вводятся соответствующие коэффициенты изменения их во времени.
Выполнение требуемого гарантийного срока определяется не только условиями эксплуатации, свойствами материалов заряда и корпуса РДТТ, но и конструкцией двигательной установки, а также допускамн по основным параметрам. К основным этапам исследований физико-химической стабильности относятся: $. Изучение механизма протекающих процессов и установление кинетических закономерностей изменения эксплуатационных свойств на образцах топлив, бропепокрытий, конструкционных материалов и т.д. На основании полученных результатов проводятся кинетические, прочностные расчеты с учетом ожидаемых изменений характеристик н оценка надежности заряда в течение требуемого гарантийного срока.
2. Ускоренные испытания узлов зарядов, модельных образцов, а в ряде случаев и натурных изделий, при которых воспроизводятся ожидаемые в течение гарантийного срока изменения основных характеристик путем форсирования воздействий внешней среды. Эти кспытання проводятся прн отработке новых образцов техники лищь прн необходимости подтверждения расчетных оценок сохраняемости эксплуатационных свойств по результатам исследований образцов материалов этапа 1. За яд тве дога акетного топЛива 3.
Непосредственная проверка расчетных оценок сохраняемости характеристик в процессе эксплуатации и опытного хранения. Х В. Селезнева, Л.Л. Гаврилова Заряд твердог© ракетного ткхйанва — источник химической энергии и один из основных конструктивных элементов твердотопливной энергетической установки (ракетный двигатель, газогенера! ': 1в, -,(> тор, аккумулятор давления, бортовой источник мощности) определенной О 4~ формы и размера, размещенный в камере сгорания. Твердотопливные заряды подразделяются на вкладные и скрепленные с корпусом.
Вкладные заряды после изготовления помещаются в корпус двигателя и закрепляются различными способами в зависимости от особенностей конструкции (рис."г). Вкладной заряд может быть выполнен в форме моноблока или состоять из нескольких шашек, Поверхность вкладного заряда, не предназначенная для горения, может быль флегматизирована путем нанесения бронирующего покрытия. Форма канала многошашечного заряда, как правило, цилиндрическая. Моноблочный заряд может быть бесканальным илн иметь центральный канал рнед. еьормаг вкладных зарядов и форме цилиндра, многолучевой взвезды» и др.
Прочно скрепленный с корпусом заряд изготавливается заливкой топливной массы непосредственно в камеру сгорания. Используется способ отдельного изготовления заряда с последующим вклеиванием его в корпус двигателя. т.крепление заряда с корпусом осуществляется с помощью специальных защитно-крепящих (клеевых) слоев. Размеры н конструктивная форма заряда выбираготся из условия обеспечения требуемого значения секундного расхода топлива, временных и тяговых характеристик, нагрузок, температурных режимов эксплуатации и применения. Требуемая зависимость текущего значения поверхности горения от величины сгоревшего свода обеспечивается формой канала (цилиндрический, звездообразный, щелсвой, 242 За ядов тве дых акстиых топлив га автиниый с ок ьксил атьции цилиндро-конический и др.), а также введением специальных компенсаторов горения в виде проточек, частичного или полного открытия торцов и др.
Совершенство заряда в значительной степени определяется коэффициентом объемного заполнения камеры сгорания, минимизацией отношения текущего значения поверхности горения к средпеинтегральиой величине, технологичностью изготовления, стойкостью к воздействию внешних факторов. Массовые параметры зарядов изменяются в широких пределах: от долей грамма до нескольких сотен топи. ° Факрувгдилов И.Х., Коаылькикое А.В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива.— Мл Мавиностросиис, 1987; /Иыиков АА,, Панин С.Д., Рулянцвв Б.В.
Рабочие процессы в ракетных двигателях твердого топлива. — Мл Маигиностроснне, 19891 Космонавтика. — М н Энциклопедия, 1985. И. П. Венцкевие, В. //. Эа.генвальд Зарйй1тэв твердвпуг ракетяв|н тоизгпзв гарамтзвврннзв срек вксп/Вуатацни (ГСЭ ТРТ) — календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой качество изделий соответствует установленным требованиям.
Для обостювания гарантийного срока необходимо проведение следу/ощип исследований на этапе отработки зарядов: — анализ требований технического задания; — определение действуюших факторов и комплекса характеристик, обеспечивавших работоспособность заряда; — экспериментальное исследование стабилыюсти материалов и элементов зарядов ТРТ; — оценка безопасности хранения зарядов, изучение кинетики термического разложения ТРТ, теплового старения ТРТ, покрытий, крепящих слоев конструкционных материалов и адгезионных соединений, термостабильиости зарядов баллиститных порохов, процессов массопсреноса, радиационной и биологической стойкости материалов; — расчетная оценка сохраняемостн зарядов ТРТ; — прогнозирование изменения характеристик зарядов в условиях эксплуатации; — оценка прочности и надежности с учетом ожидаемых изменений характеристик; — обоснованно обеспечения заданного гарантийного срока эксплуатации; — ускоренные климатические испытания узлов, моделей зарядов ТРТ и натурных зарядов (в отдельных случаях); — подтверждение гарантийного срока опытом эксплуатации.
Зо ядов ТРТ знанвзлентнзя темпе зтт е х енення н зненл лтзннн 243 После истечения гарантийного срока может быть продлен срок эксплуатации по резуль~атам анализа условий эксплуатации зарядов, результатам проверок н использования их в учебно-боевой работе, летных и наземных испытаниях в составе ракстного двигателя (ракеты), анализа технического состояния зарядов при выборочных технических осмотрах. ГСЭ ТРТ гарантируется при соблюдении следующих условий: — отсутствие массовых существенных повреждений зарядов в процессе эксплуатация; — величина коэффициента запаса прочности заряда пе ниже единицы; — уровень вероятности безотказной работы или другого показателя надежности соответствует заданным требованиям; — результаты эксплуатационных испытаний и использования зарядов в учебно-боевой работе, летных и наземных нспгятаннях в составе ракетного двигателя (ракеты) соответствуют требованиям конструкторской документации.
Проверку вьгполнения условий по запасу прочности, надежности н основным характеристикам проводят с учетом продолжителышстн и условий последующей эксплуатации. Л.Д. Селезнева, Л.Л. Гавннлова Зарядгэв 1РТ вквиваяентная темаература граненая И В$Иаятатаннн. Изменение температуры окружающего воздуха при хранении и эксплуатации зарядов в широких пределах вызывает необходимость учета пеизотермических условий при прогнозировании изменений свойств заряда и его элементов. Ориентация на средние значения температуры может привести к существенным ошибкам ввиду значительной зависимости скорости изменения эксялуатационных характеристик заряда от температуры. Решение кинетических уравнений в условиях нестапионарного температурного поля может быть выполнено на ЭВМ лля известных законов изменения температуры во времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
