基于换热分析的储存环境对固体推进剂影响研究

任佰足 张向龙 陈振亚

摘  要：储存环境是影响固体推进剂性能的重要因素之一，其可能导致脱粘、裂纹等内部缺陷的产生，将严重影响推进剂的正常使用，带来安全隐患。首先，研究了固体推进剂的老化与温度的关系，以及当温度不变时，湿度与固体推进剂老化的关系，并得到了固体推进剂的最佳储存温度和湿度;其次，通过传热学的计算，得到了推进剂温度与洞库温度之间的关系。研究结果可为推进剂的储存环境优化、存储条件改善提供理论支撑。

关键词：固体推进剂  储存环境  换热分析  影响研究

中图分类号：V512                               文献标识码：A                  文章编号：1674-098X（2020）7（b）-0053-03

Abstract： The storage environment is one of the important factors affecting the performance of solid propellant， which may lead to the generation of internal defects such as debonding， cracks， etc.， which will seriously affect the normal use of the propellant and bring security risks. Firstly， the relationship between the aging and temperature of solid propellant and the relationship between the humidity and the aging of solid propellant when the temperature is constant are studied. The optimal storage temperature and humidity of solid propellant are obtained. Secondly， the relationship between the propellant temperature and the cavern temperature is obtained through the calculation of heat transfer. The results can provide theoretical support for the optimization of storage environment and the improvement of storage conditions.

Key Words： Solid propellant; Storage environment; Heat exchange analysis; Impact study

1  温湿度对固体推进剂的影响

固体推进剂在储存过程中，由于受到储存环境应力的影响，其性能必然发生变化[1]。经过一段时间储存的产品，假设t时刻推进剂力学性能为p，这里所指的力学性能包括药柱强度，延伸率，弹性模量，硬度等，以k表示反应速度[2]，則：

在湿热环境中，主要加速应力是热和湿度。根据量子力学理论，老化反应速度与温度符合阿累尼乌斯公式，与温度以外的应力成 次幂关系有：

这里T为绝对温度，H为储存环境湿度，在储存环境中，由于推进剂受到物理化学反应的作用，其含湿量会发生变化，HL是推进剂在物理化学反应作用下含湿量的变化量，，，为与温湿度无关的常数。若P0为推进剂力学性能的初始值，在t=L时：

2  储存环境与固体推经济换热分析

根据传热学原理，空气与导弹外壳之间的传热是空气对流换热，换热量可表示为[3-4]：

T1为空气的温度，T2为导弹壳体的外壁温度，A为换热面积。h1为空气和导弹壳体外壁的表面换热系数。

热量通过导弹壳体、人工脱粘层到药柱的传热是热传导，换热量可表示为：

参考文献

[1] 杨根，池旭辉，张峰涛，等.固体推进剂湿热老化研究进展[J].化学推进剂与高分子材料，2019，17（6）：15-19.

[2] 梁蔚，吕庆山，陈雄，等.温度对HTPB推进剂疲劳特性的影响[J].含能材料，2017，25（3）：184-190.

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[4] 张怀龙，菅晓霞.周伟良，等.固体火箭推进剂的模拟低温点火冲击试验加载方法研究[J].兵工学报，2018，39（4）：717-723.

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