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申请/专利权人：西安现代控制技术研究所

摘要：本发明提供了一种连续浇铸两级固体推进剂装药界面性能的确定方法，解决了对两级连续浇铸装药界面性能主要依靠宏观尺寸和经验判断、缺乏定量分析手段的问题，提出了一种可以表征目标固体发动机两级固体推进剂装药界面性能的界面测试模型，获得装药界面性能关键参数随界面变化的空间内分布曲线，实现了装药界面厚度的定量评估，能够获得准确的单室双推力固体火箭发动机装药界面性能随空间的分布规律，支撑实现对界面处的装药燃烧性能和装药结构完整性精细化预估，特别能支撑实现复杂过载环境下的界面装药结构完整性精准评估，能够有效增加固体发动机总体性能预估的准确度，提高发固体火箭发动机产品的质量一致性，以及在复杂环境下的可靠性。

主权项：1.一种连续浇铸两级固体推进剂装药界面性能的确定方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：建立固体发动机两级固体推进剂装药界面性能的界面测试模型；界面测试模型包括连续浇铸的环形两级装药结构、表征界面性能的关键参数、分层标定方法和取样方法；所述连续浇铸的环形两级装药结构为：连续浇铸的环形两级装药结构为两级固体推进发动机实体等比例缩小的模型；连续浇铸的环形两级装药结构包括一级装药3和二级装药4，一级装药3和二级装药4均为圆环体；一级装药3的顶面设置二级装药4；二级装药4与一级装药3共轴；一级装药3的外环半径与二级装药4的外环半径相同；一级装药3的内环半径与二级装药4的内环半径相同；一级装药3和二级装药4的内环直径为d2；一级装药3和二级装药4的外环直径为d1；一级装药3的顶面为一级装药浇铸面2；一级装药浇铸面2到一级装药3底面的距离为h1；二级装药4的顶面距离一级装药3的底面的距离为h0；表征界面性能的关键参数包括推进剂燃烧速度、抗拉强度、延伸率和抗压强度；所述分层标定方法为：以一级装药浇铸面2为基准面，在一级装药3的内部，距离一级装药3的顶面位置截取第一截面，以一级装药浇铸面2为基准面，在二级装药4的内部，距离二级装药4的底面的位置截取第二截面，第一截面和第二截面之间形成高度为Δa的测试层A0；以测试层A0的底面为基准面，在一级装药3的内部，以Δa为高度，将一级装药3沿轴向依次顺序划分为6个等高的测试层，分别为测试层A-1、测试层A-2、测试层A-3、测试层A-4、测试层A-5和测试层A-6；以测试层A0的顶面为基准面，在二级装药4的内部，以Δa为高度，将二级装药4沿轴向依次顺序划分为6个等高的测试层，分别为测试层A1、测试层A2、测试层A3、测试层A4、测试层A5和测试层A6；所述取样方法为：按照分层标定方法，在任意测试层Aj中，取样的位置为：以每一层高度的所在的截面为中心位置进行取样，该处位置记为aj，其中j＝{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}；取样的大小为：以中心位置所在截面的圆心为圆心角，将圆心角平均分为N份；每一份所对应的扇形面即为取样的大小；将取样的三分之一作为燃烧性能测试样条取样区域；将取样的三分之二作为力学性能测试样条取样区域；燃烧性能测试样条取样区域获取燃烧性能测试样条；力学性能测试样条取样区域获取力学性能测试样条；步骤S2：装药界面性能关键参数分析；装药界面性能关键参数分析为：在步骤S1的界面测试模型中，对测试层A0、测试层A-1、测试层A-2、测试层A-3、测试层A-4、测试层A-5、测试层A-6、测试层A1、测试层A2、测试层A3、测试层A4、测试层A5和测试层A6分别获取燃烧性能测试样条和力学性能测试样条，并进行测试，获得13组测试数据；每一组测试数据包括推进剂燃烧速度、抗拉强度、延伸率和抗压强度；建立推进剂燃烧速度坐标轴，坐标零点即为取样层零点a0，横轴为测试层取样的中心位置，横坐标分别为a-6、a-5、a-4、a-3、a-2、a-1、a0、a1、a2、a3、a4、a5和a6；纵坐标为推进剂燃烧速度r，使用线性插值法拟合得到推进剂燃烧速度曲线：ai＝iΔa1rx＝x-airi+1-riai+1-aiai＜x＜ai+12；其中，i＝[-6,6]；x表示横轴坐标，代表界面测试模型中的任意一层的位置；ai为横坐标上的取样点，即Ai取样层的中心面位置；rx为x位置处的推进剂燃烧速度；ri为测试层Ai的燃烧性能测试样条测试结果；按照建立推进剂燃烧速度坐标轴相同的方法，保持坐标零点和横轴不变，将纵坐标轴更改为抗拉强度σb，使用线性插值法拟合得到抗拉强度曲线：σbx＝x-aiσbi+1-σbiai+1-aiai＜x＜ai+13；其中，σbx为x位置处的抗拉强度；σbi为Ai取样层的抗拉强度测试结果；按照建立推进剂燃烧速度坐标轴相同的方法，保持坐标零点和横轴不变，将纵坐标轴更改为延伸率ω，使用线性插值法拟合得到延伸率曲线：ωx＝x-aiωi+1-ωiai+I-aiai＜x＜ai+14；其中，ωx为x位置处的延伸率；ωi为Ai取样层的延伸率测试结果；按照建立推进剂燃烧速度坐标轴相同的方法，保持坐标零点和横轴不变，将纵坐标轴更改为抗压强度σy，使用线性插值法拟合得到抗压强度曲线：σyx＝x-aiσbi+1-σyiai+1-aiai＜x＜ai+15；其中，σyx为x位置处的抗压强度；σyi为Ai取样层的抗压强度测试结果；步骤S3：根据步骤S2中关键参数，确定装药界面厚度；装药界面厚度的确定方法为：根据推进剂燃烧速度的曲线，在一级装药侧，以90％一级装药推进剂燃烧速度为边界；在二级装药侧，以90％二级推进剂燃烧速度为边界，中间的厚度即为界面厚度δ；即当一级装药推进剂燃烧速度为0.9r1的时候对应横坐标为xrx1，当二级装药推进剂燃烧速度为0.9r2的时候对应横坐标为xrx2，xrx1与xrx2之间的距离即为界面厚度δ，具体为：δ＝xrx1-xrx2；6一级装药的推进剂燃烧速度为r1，二级装药的推进剂燃烧速度为r2；界面区域的推进剂燃烧速度由r1向r2过渡。

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