冲击载荷下NEPE高能固体推进剂响应特性分析及点火增长模型参数标定.pdf

冲击载荷下NEPE高能固体推进剂响应特性分析及点火增长模型参数标定165

文章编号：1006‑9941（2025）02-0165-13

冲击载荷下NEPE高能固体推进剂响应特性分析及点火增长模型参数

标定

111112

郭宗韬，许进升，陈雄，曹欣宇，庞嵩林，王金东

（1.南京理工大学机械工程学院，特种动力技术教育部重点实验室，江苏南京210094；2.晋西工业集团有限责任公司，山西

太原030027）

摘要：为保障固体火箭发动机在复杂战场环境下的安全应用，开展了冲击载荷作用下硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯（NEPE）高能固

体推进剂的响应特性研究，建立了一维拉格朗日锰铜压阻试验测试系统，使用锰铜传感器记录了冲击起爆过程中NEPE推进剂内部

不同拉格朗日位置处前导冲击波的压力变化历史。通过冲击波波阵面前后动量守恒关系，获得了被测推进剂的未反应冲击绝热线，

利用遗传算法得到了未反应NEPE推进剂状态方程参数。同时，设计并搭建了Φ50mm的NEPE推进剂探针式圆筒试验测试平台，

采用12根具有径向位移差的金属探针记录金属圆筒膨胀到不同位置的时间，获得了圆筒膨胀速度时间曲线。在此基础上提出了一

种结合Gurney能量模型和遗传算法的考虑铝粉反应的爆轰产物JWL‑Miller状态方程参数计算方法，得到了NEPE推进剂爆轰产物

状态方程参数。最后，采用点火增长模型对不同拉格朗日位置处的压力曲线进行拟合。结果表明，未反应推进剂和爆轰产物状态方

程参数曲线拟合相关性较高，获得的点火增长模型参数很好地模拟了NEPE推进剂冲击起爆试验结果，所获得的参数可以为冲击载

荷作用下NEPE推进剂装药的固体火箭发动机安全性评价提供参考依据。

关键词：NEPE高能固体推进剂；冲击起爆；拉式试验；圆筒试验；点火增长模型

中图分类号：TJ55；V435文献标志码：ADOI：10.11943/CJEM2024246

量释放，出现燃烧甚至爆轰的现象［5］。在美军标

0引言［6］

MIL‑STD‑2105D标准中也明确将殉爆、弹丸或破

片冲击、子弹撞击以及聚能射流冲击等作为弹药安

固体推进剂作为固体火箭发动机的能量来源，

全性的考核项目。因此，研究固体推进剂冲击起爆

是影响发动机安全性的主要因素。近年来，随着固

特性，标定固体推进剂反应动力学模型参数是了解

体火箭发动机技战术指标的提高，大量如奥克托今

固体火箭发动机安全性能的关键，也是其安全性设计

（HMX）、黑索金（RDX）、高氯酸铵（AP）和铝粉