理论教育 废弃HTPB推进剂的主要来源及优化方法

废弃HTPB推进剂的主要来源及优化方法

时间:2023-07-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:图1.1固体火箭发动机的内部结构HTPB推进剂的报废来源大致分为两类。第一类来源于发动机的失效装药,国内外学者对发动机内药柱的老化过程进行研究发现:与其他高聚物一样,HTPB推进剂在发动机固化成型后开始发生缓慢老化,并且受贮存环境等因素影响,其贮存期一般在15年左右。

废弃HTPB推进剂的主要来源及优化方法

HTPB推进剂研制于20世纪60年代初,由于具有原材料易得、安全性能和力学性能优良,通过试验证明在高固体含量下的能量、工艺和力学性能等方面均优于当时所用的丁腈羧推进剂,自20世纪70年代以来得到了迅猛的发展,成为目前各国导弹装备最常用的发动机装药之一。我国DFH-2航天器上的远地点发动机采用的就是某型号HTPB推进剂,其内部结构如图1.1所示。高分子学科发展到今天,各国都注意到这样一个现状,那就是理想推进剂新单体的发现越来越困难,同时寻求高比冲固体推进剂的工作也趋于结束,在短期内很难发现出一种比HTPB推进剂性价比更加优异而全面的新品种。因此,随着现代导弹和航天技术以及高分子合成工业的发展,HTPB推进剂在军事和航天领域中的应用也越加广泛。

图1.1 固体火箭发动机的内部结构

HTPB推进剂的报废来源大致分为两类。(www.daowen.com)

第一类来源于发动机的失效装药,国内外学者对发动机内药柱的老化过程进行研究发现:与其他高聚物一样,HTPB推进剂在发动机固化成型后开始发生缓慢老化,并且受贮存环境等因素影响,其贮存期一般在15年左右。其间组分AP会发生缓慢分解,释放出的氧原子使体系的分子链断裂,从而导致密度降低、推进剂表面硬化而内部黏度增高等,严重影响材料的力学性能。老化的同时会引发其他组分发生变化,如Al含量降低、黏合剂的降解以及含量较低的工艺助剂几乎损失殆尽等现象。由于老化过程不可避免,超过有效预测使用寿命后推进剂的各项性能指标会发生很大变化。如果继续使用,不但严重影响导弹的战术性能,而且极有可能造成重大安全事故。因此,超过贮存期的发动机及其装药经延寿无效后必须予以退役报废,而此类退役发动机势必带来数量庞大的废弃推进剂。

第二类来源于发动机生产和测试过程中产生的不合格品。在固体发动机生产过程中,由于原材料质量、配方、工艺等原因会发生推进剂性能不符合设计要求的情况,如力学性能低、药柱在探伤时发现裂纹、夹渣以及与发动机壳体脱黏等缺陷。此类废弃推进剂还包括:混合、浇铸工序时清理下来的药浆;固化后整形所处理下来的废药块;测定各种物理、机械性能所用过的试样;生产过程中产生的“剩料”等。这类推进剂同样数量庞大,由于长期占用生产企业的库房,增加了生产的成本。

这两大来源的废弃推进剂均属于危险火工品,亟须得到妥善的处理。若能安全消除此类重大危险源,将会对降低环境污染、减少企业负担产生积极的经济效益,同时对减轻退役武器装备对军队现代化建设的压力,保卫国家战略安全具有十分重要的军事意义。

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