固體脈沖發(fā)動機(jī)隔離裝置及其材料研究進(jìn)展

劉 輝 曾金芳 余惠琴 朱文苑

?

固體脈沖發(fā)動機(jī)隔離裝置及其材料研究進(jìn)展

劉 輝 曾金芳 余惠琴 朱文苑

（西安航天復(fù)合材料研究所，西安 710025）

綜述了固體脈沖發(fā)動機(jī)隔離裝置（PSD）及其材料的研究現(xiàn)狀，主要介紹了硬質(zhì)PSD、軟質(zhì)PSD的設(shè)計形式和材料，闡述了陶瓷材料單向破碎式、金屬膜片式、噴射棒式、樹脂隔層、橡膠隔層的優(yōu)缺點，分析了各類PSD的承壓能力和打開性能，對PSD及其材料的未來發(fā)展趨勢提出了一些看法。

固體脈沖發(fā)動機(jī)；脈沖隔離裝置；設(shè)計形式；材料

1 引言

傳統(tǒng)的固體火箭發(fā)動機(jī)只提供一次推力，通常在導(dǎo)彈前1/3～1/2射程內(nèi)工作，而后以自由飛行軌跡飛行，難以在導(dǎo)彈末段進(jìn)行大機(jī)動的突防攻擊。未來精確打擊導(dǎo)彈需要合理有效地管理發(fā)動機(jī)的能量，提高導(dǎo)彈末段突防機(jī)動性能[1]。固體火箭發(fā)動機(jī)的能量管理可以通過多脈沖發(fā)動機(jī)實現(xiàn)[2]：在同一燃燒室內(nèi)裝填分隔開的多個推進(jìn)劑單元，進(jìn)行多次關(guān)機(jī)和啟動，合理分配推力及各脈沖時間間隔，進(jìn)行多次推力控制，是一種十分有效的能量管理途徑。

隔離裝置（PSD）是把各脈沖藥柱在結(jié)構(gòu)上隔離，使各脈沖藥柱分別點火，需要具有良好的耐壓、絕熱能力，能安全、可靠地打開。目前，主要分為硬質(zhì)PSD和軟質(zhì)PSD兩種。PSD及其材料的技術(shù)突破成為脈沖發(fā)動機(jī)實現(xiàn)工程應(yīng)用的關(guān)鍵。

2 硬質(zhì)PSD及其材料

硬質(zhì)PSD可以明確劃分發(fā)動機(jī)區(qū)域，Ⅰ、Ⅱ脈沖推進(jìn)劑藥柱間的相互影響很小，可以單獨生產(chǎn)和測試，也易于裝配[3]，適用于金屬殼體和直徑不太大的火箭發(fā)動機(jī)（≤200mm），主要形式為隔板式，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式和所用材料可分為陶瓷材料單向破碎式、金屬膜片式和噴射棒式。

表1列出了國外不同形式硬質(zhì)PSD所用材料及所應(yīng)用發(fā)動機(jī)型號、參數(shù)。

表1 國外不同形式硬質(zhì)PSD所用材料及發(fā)動機(jī)型號、參數(shù)

注：表中“—”為未知，“*”為發(fā)動機(jī)藥柱參數(shù)。

2.1 陶瓷材料單向破碎式隔板

陶瓷材料單向破碎式隔板包括陶瓷組件和支架兩部分，如圖1所示[7]，支架既約束隔板，又是與發(fā)動機(jī)聯(lián)結(jié)的組件，陶瓷組件正向承壓能力強(qiáng)、反向易碎，在Ⅰ脈沖工作時承壓，Ⅱ脈沖點火時，因受拉破碎[8]。

1—緊固螺釘 2—密封圈 3—陶瓷隔板 4—上緊固件 5—下緊固件

MACOR玻璃陶瓷的熱傳導(dǎo)率低，耐熱沖擊性能良好，抗壓強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的幾倍，且具有卓越的可加工性能。傳統(tǒng)陶瓷的加工需要采用價格高昂的刀具和專用磨削設(shè)備，加工周期長、成本高。而MACOR玻璃陶瓷只需使用傳統(tǒng)的金屬加工工具，在保證加工精度的情況下，可將其迅速加工成極其復(fù)雜的形狀。J. L. C. Carrier等[4]采用MACOR玻璃陶瓷設(shè)計圓拱形單向破碎式隔板，隔板厚度為6mm，隔板的凸面朝向Ⅰ脈沖，承受Ⅰ脈沖藥柱燃燒時的高壓，當(dāng)Ⅱ脈沖藥柱點燃時，隔板凹面因受拉破碎。他所設(shè)計的玻璃陶瓷隔板在DIT演示發(fā)動機(jī)上試驗時，在Ⅰ脈沖19MPa壓強(qiáng)下保持完整，Ⅱ脈沖壓強(qiáng)達(dá)到4.8MPa時破碎，試驗成功。

SiBON由Si3N4、SiO2和BN以一定比例混合后經(jīng)過無壓燒結(jié)制得，具有優(yōu)異的防熱性能、耐燒蝕性能和力學(xué)性能[9]。關(guān)森[10]等用SiBON陶瓷復(fù)合材料設(shè)計了一種圓拱狀陶瓷隔板，隔板厚度為5mm，凸側(cè)在13.5MPa壓力下結(jié)構(gòu)保持完整，凹側(cè)在約3.4MPa破碎。三脈沖原理樣機(jī)完成了地面點火試驗，隔板的承壓和密封性能良好。

陶瓷隔板結(jié)構(gòu)簡單、成本低、研制周期短，但其材料抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度相差較大，導(dǎo)致設(shè)計難度較高；且裝配預(yù)緊力載荷較大時，隔板易出現(xiàn)裂紋而失效，解決這些問題需要優(yōu)化陶瓷隔板的設(shè)計形式。劉雨[11]通過ANSYS分析發(fā)現(xiàn)：減小接觸面摩擦力的同時增大結(jié)構(gòu)預(yù)緊力，可降低因材料拉壓破壞強(qiáng)度不同而造成的設(shè)計困難。

2.2 金屬膜片式隔板

金屬膜片式隔板結(jié)構(gòu)如圖2所示[12]，支撐件為金屬或非金屬材料，其另一側(cè)用金屬膜片進(jìn)行密封，金屬膜片上附著絕熱層，起絕熱作用，以此實現(xiàn)I、II脈沖之間的隔離。金屬膜片上預(yù)制缺陷，在Ⅰ脈沖點火時，起阻隔作用，Ⅱ脈沖點火時，金屬膜片在缺陷處應(yīng)力集中，或者應(yīng)變過大，使膜片破裂打開。

圖2 金屬膜片式隔板結(jié)構(gòu)

鋁合金密度低、強(qiáng)度高、塑性好，在固體火箭發(fā)動機(jī)上應(yīng)用廣泛。

K. W. Naumann等[5]研制了一種鋁質(zhì)膜片雙脈沖發(fā)動機(jī)，直徑120mm，該發(fā)動機(jī)在-30～+65℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行了一系列點火試驗，Ⅰ、Ⅱ脈沖時間間隔在1～30s之間變化，均獲得成功。

LY12鋁合金具有強(qiáng)度高、密度低、易變形的特點。王偉[13]設(shè)計了一種由多孔支撐件和金屬膜片組成的隔板組件，膜片采用LY12鋁合金，厚3mm，在上面預(yù)制“米”字型缺陷，隔板能承受22.3MPa的壓強(qiáng)，打開壓強(qiáng)為2.1MPa，承壓、密封、打開性能良好。

2A12硬鋁合金取材方便，密度較小，僅為鋼材的35%，比強(qiáng)度高，且具有較好的塑性和良好的成型性能。石瑞[14]等采用硬鋁合金2A12設(shè)計了一種“十”字型刻痕鋁膜隔板，鋁膜泊松比為0.33，支架和壓板的材料用45#碳鋼，彈性模量216GPa，泊松比0.3，拉伸強(qiáng)度約800MPa。鋁膜和刻痕厚度影響隔板性能，如表2所示：Ⅱ脈沖的打開壓強(qiáng)與鋁膜厚度、刻痕處鋁膜有效厚度有關(guān)，當(dāng)刻痕處鋁膜有效厚度相同時，打開壓強(qiáng)與鋁膜厚度成正比例關(guān)系；當(dāng)刻痕厚度相同時，打開壓強(qiáng)隨刻痕處鋁膜厚度的增加急劇增加，刻痕處厚度增加0.5mm可使Ⅱ脈沖的打開壓強(qiáng)增加2MPa。因此，刻痕處鋁膜厚度對Ⅱ脈沖打開壓強(qiáng)起決定性作用，鋁膜的刻痕中心處為應(yīng)變最大區(qū)域，Ⅱ脈沖時鋁膜從中間薄弱處破裂爆開，滿足定向破裂的要求。

表2 金屬膜片式隔板膜片和刻痕厚度對性能的影響

目前，國內(nèi)對金屬膜片式隔板的研究較多，但大多還處于原理樣機(jī)或者初樣階段，金屬膜片式隔板組件結(jié)構(gòu)質(zhì)量重，因此需要設(shè)計特殊的結(jié)構(gòu)（如輪輻式支撐件）來減小重量，或采用輕質(zhì)材料，在降低發(fā)動機(jī)消極質(zhì)量的同時滿足脈沖發(fā)動機(jī)的工作需求。

2.3 噴射棒式隔板

噴射棒式隔板是在隔板基體上以同心圓排列方式鉆孔作噴射用，然后將孔以臺階狀噴射棒堵塞，噴射棒尺寸大的一頭朝向Ⅰ脈沖，在Ⅰ脈沖工作時，噴射孔被噴射棒上的臺階堵住，當(dāng)Ⅱ脈沖藥柱點火工作時，來自Ⅱ脈沖的壓力把噴射棒吹出，使孔打開，這種隔板結(jié)構(gòu)簡單且密封可靠性高。但李江[15]等發(fā)現(xiàn)，塞子吹出后到達(dá)噴管的速度可達(dá)到30m/s，與噴管碰撞后速度降到3.9m/s，導(dǎo)致噴管喉部出現(xiàn)碰撞損傷，為了減小這種損傷，需要改進(jìn)隔板塞子布局。由于塞子在Ⅰ級燃燒室中的運(yùn)動方向幾乎與軸線平行，因此在隔板上半徑等于噴管喉徑的圓環(huán)附近不布置或少布置塞子可以減小對噴管的損傷。

S. Nishii[6]研制了一種如圖3所示的噴射棒式隔板，用鉻鉬鋼等難熔金屬材料作隔板基體，重量輕耐燒蝕的纖維增強(qiáng)酚醛復(fù)合材料作噴射棒，可承受Ⅰ脈沖8.5MPa的壓強(qiáng)，在Ⅱ脈沖3～5MPa下噴射棒被吹出，間隔時間9.5s。發(fā)動機(jī)共進(jìn)行了5次試驗，全部成功。

圖3 噴射棒式隔板組件

3 軟質(zhì)PSD及其材料

軟質(zhì)PSD適用于纖維纏繞殼體和大直徑的火箭發(fā)動機(jī)，可同時起阻燃和隔熱作用，主要有徑向和軸向隔層式。軸向隔層具有結(jié)構(gòu)簡單、容易加工、質(zhì)量輕等優(yōu)點，徑向隔層原理簡單，但裝藥、點火工藝復(fù)雜，適用于較大直徑的發(fā)動機(jī)。徑向與軸向混合的多脈沖發(fā)動機(jī)技術(shù)是當(dāng)今國際上脈沖發(fā)動機(jī)的最高水平。軟質(zhì)隔層所用材料一般為高分子材料，如橡膠、樹脂等。

圖4 德國MSA雙脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)

德國MSA雙脈沖發(fā)動機(jī)采用拜仁化學(xué)研制的軟質(zhì)PSD，如圖4所示，在Ⅰ脈沖工作時，阻止Ⅱ脈沖藥柱被加熱，但不承受燃燒室工作壓力，該設(shè)計結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ脈沖幾乎以任意比率分割[16，17]。

3.1 樹脂隔層

樹脂（塑料）在日常生活中及航空航天領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，與纖維復(fù)合后可得到比強(qiáng)度、比模量高、可設(shè)計性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性優(yōu)良的樹脂基復(fù)合材料，通過設(shè)計能得到滿足脈沖發(fā)動機(jī)性能需求的隔層材料，但樹脂固化后強(qiáng)度較高，需要在表面預(yù)制缺陷以滿足發(fā)動機(jī)Ⅱ脈沖工作時隔層破裂的要求。

3.1.1 環(huán)氧樹脂（EP）隔層

EP是分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)化合物，分子鏈中的環(huán)氧基團(tuán)可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高聚物。固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理、化學(xué)性能，制品尺寸穩(wěn)定性好。美國聚硫橡膠公司采用網(wǎng)狀酰胺纖維/環(huán)氧樹脂作為隔層材料，研制了一種六脈沖發(fā)動機(jī)，每個脈沖工作時間為12.5s，脈沖間隔8s，發(fā)動機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器試驗成功[18]。

3.1.2 聚氨酯（PU）隔層

PU具有抗拉強(qiáng)度高、耐沖擊性能好、粘接性能優(yōu)異的特點，但其熱穩(wěn)定性能較差，長期使用溫度僅為80℃。王碩[19]等采用聚氨酯（PU）設(shè)計了一種軟質(zhì)PSD，材料主要參數(shù)為：密度1.25g/cm3；拉伸強(qiáng)度60MPa；線膨脹系數(shù)1.3×10-4K；伸長率10%；泊松比0.35；拉伸模量3GPa。Ⅰ脈沖工作壓強(qiáng)1MPa，工作時間30s；Ⅱ脈沖工作壓強(qiáng)1.5MPa，工作時間10s；脈沖間隔時間10s。在隔板表面預(yù)制刻痕或加工凹腔處理，可使Ⅱ脈沖藥柱工作時隔板及時合理破裂，雙脈沖發(fā)動機(jī)正常工作。

3.2 橡膠隔層

橡膠隔層在發(fā)動機(jī)工作時不需要承力，允許在現(xiàn)有殼體內(nèi)設(shè)置一個燃燒室，容易加工，且?guī)缀跄芤匀我獗壤峙洧?、Ⅱ脈沖。對合成橡膠來說，其拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力等都很低，因此需要補(bǔ)強(qiáng)以改善其力學(xué)性能。橡膠中加入短切纖維后，橡膠基體與纖維之間存在粘結(jié)界面，界面性能是影響隔層性能的關(guān)鍵因素。另外，橡膠材料具有粘彈性和不可壓縮性，在瞬時沖擊載荷作用下不能很快的通過分子運(yùn)動使分子鏈拉長來緩沖沖擊，容易發(fā)生破壞。

美國波音公司的SRAM-A和SRAM-T導(dǎo)彈，采用端面燃燒軸向隔層式雙脈沖發(fā)動機(jī)，如圖5所示[20]，長2440mm，直徑440mm。該導(dǎo)彈的工作溫度為-54～+71℃，Ⅰ、Ⅱ脈沖藥柱用橡膠隔層隔離開，每一個脈沖都有獨立的點火系統(tǒng)，使之能實現(xiàn)兩次脈沖間預(yù)定程度的延滯，兩脈沖的時間間隔可以在1.5～80s之間變化。

圖5 美國SRAM雙脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)

3.2.1 硅橡膠（SiR）隔層

SiR以Si-O-Si鍵為主鏈，Si-C鍵為特征鍵，分子鏈兼具有機(jī)和無機(jī)性質(zhì)[21]。Si-O鍵能約370kJ/mol，在高溫下化學(xué)鍵不易斷裂分解，且低溫性能良好，高溫硫化SiR的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）在-125℃左右。SiR在燒蝕過程中可形成高熔點的類陶瓷層，在各類橡膠中耐熱性能最好，有機(jī)部分高溫分解生成輕質(zhì)的無冷凝顆粒，礦物部分作為一種固體炭化物仍留在發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)，信號透過率高，具有低發(fā)煙量的特性，滿足發(fā)動機(jī)低特征信號的要求，另外其還具有良好的阻燃性和抗氧化特性，抗小分子遷移能力強(qiáng)，具有良好的耐高低溫性，滿足戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈寬溫域的需求。

曹熙煒[22]等針對硅橡膠軟隔層雙脈沖發(fā)動機(jī)Ⅱ脈沖點火延遲問題進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)只增加點火藥量，隔板破裂太快，能量過早地釋放；只增加隔板厚度，隔板不能按預(yù)定位置和方式破裂，影響工作性能。因此需要從兩方面同時改進(jìn)，即增加能量特性好、壓強(qiáng)貢獻(xiàn)小的組分的同時增加隔層厚度，這樣對點火延遲的改進(jìn)較明顯且隔層破裂較合理。

3.2.2 三元乙丙橡膠（EPDM）隔層

EPDM是乙烯、丙烯和非共軛二烯烴的三元共聚物，其主鏈完全飽和，化學(xué)穩(wěn)定性好，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐燒蝕性能[23]，在所有橡膠中密度最低，可以有效地減少導(dǎo)彈或火箭的消極重量，常用做發(fā)動機(jī)絕熱層或脈沖發(fā)動機(jī)隔層材料[24]。

美國“標(biāo)準(zhǔn)”-3導(dǎo)彈第三級為先進(jìn)徑向隔層式雙脈沖發(fā)動機(jī)，長965mm，直徑342mm，采用了先進(jìn)的帶藥纏繞殼體成型工藝，隔層與殼體的絕熱內(nèi)襯為整體式設(shè)計，材料為Kevlar纖維填充的EPDM[25]。兩級脈沖工作時間間隔100s。Kevlar纖維具有高強(qiáng)度、高模量、低密度、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好的特點，加入到EPDM中可以使其密度降低，而且可以改善其燒蝕性能。

付鵬[26]等針對如圖6所示脈沖發(fā)動機(jī)軟隔離裝置反向打開過程進(jìn)行模擬、試驗，隔層材料為EPDM，材料性能如表3所示，試驗過程中燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)的壓強(qiáng)迅速達(dá)到4.5 MPa，隔層在高壓燃?xì)獾淖饔孟轮饾u變形，達(dá)到極限后發(fā)生斷裂，后續(xù)持續(xù)作用的表面壓強(qiáng)使斷裂的軸向隔層逐漸發(fā)生反向翻轉(zhuǎn)。模擬與試驗結(jié)果表明，用脆性斷裂準(zhǔn)則能較準(zhǔn)確地預(yù)測隔層的破壞位置和壓強(qiáng)，在內(nèi)壓沖擊載荷作用下隔層薄弱區(qū)域首先出現(xiàn)破裂，破裂后下隔層結(jié)構(gòu)逐漸反向打開，最終端口發(fā)生嚴(yán)重破壞，研究結(jié)果可用于發(fā)動機(jī)隔層的初步設(shè)計。

圖6 隔層模型

表3 EPDM隔層材料性能

王春光[27]等設(shè)計了一種EPDM軟隔層，可承受來自I脈沖10 MPa的壓強(qiáng)，在II脈沖1.3 MPa壓強(qiáng)下，隔層沿預(yù)制缺陷破壞，且打開形式可靠。該EPDM隔層材料性能如表3所示，從表中可以看出，當(dāng)溫度從20℃降到-40℃時，隔層拉伸強(qiáng)度急劇升高、斷裂延伸率下降57%。主要原因：橡膠材料在低溫條件下分子熱運(yùn)動減弱，分子鏈及分子鏈段因凍結(jié)而失去彈性，橡膠韌性下降，影響發(fā)動機(jī)低溫性能。隨著導(dǎo)彈性能的日益提高，對發(fā)動機(jī)的耐溫性提出了更高的要求，要求其耐受溫度為-50～+70℃，工作溫度為-40～+60℃，這就要求研制適應(yīng)寬溫域的隔層材料。

劉沙石[28]等用Abaquas對芳綸短纖維增強(qiáng)EPDM隔層的強(qiáng)度與失效進(jìn)行分析，結(jié)果表明，隔層應(yīng)變在遠(yuǎn)小于材料的300%～600%極限延伸率時就已失效，主要原因：橡膠基體與纖維之間存在結(jié)合界面，當(dāng)拉伸應(yīng)變達(dá)到一定程度時，基體與填料間出現(xiàn)微裂紋，隨著應(yīng)變的逐漸增大，發(fā)展為宏觀裂紋，并在載荷作用下進(jìn)一步擴(kuò)展，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。針對這一現(xiàn)象，他提出了有效的降低隔層應(yīng)變方法：增大殼體剛度或減小藥柱與隔層間間隙，為隔層的優(yōu)化提供了依據(jù)。

4 結(jié)束語

國外脈沖發(fā)動機(jī)已經(jīng)實現(xiàn)了工程化應(yīng)用，國內(nèi)脈沖發(fā)動機(jī)的研究雖取得了一定的成果，但型號應(yīng)用較少，尚處在原理樣機(jī)或初樣階段。著眼于未來導(dǎo)彈武器系統(tǒng)高性能化的迫切需求，未來脈沖發(fā)動機(jī)隔離裝置及其材料還需進(jìn)行以下幾個方面的研究：

a. 硬質(zhì)PSD輕質(zhì)化。硬質(zhì)PSD需要輔助絕熱結(jié)構(gòu)，質(zhì)量相對較重，因此優(yōu)化PSD設(shè)計結(jié)構(gòu)或采用輕質(zhì)材料是未來發(fā)展的關(guān)鍵。

b. 軟質(zhì)PSD失效模式分析。高性能的復(fù)合材料殼體多采用軟質(zhì)PSD，在瞬時沖擊下，其實際破壞延伸率遠(yuǎn)小于其材料斷裂延伸率。因此，改善軟質(zhì)PSD動態(tài)力學(xué)性能以及開展其結(jié)構(gòu)失效模式分析工作至關(guān)重要。

c. 耐低溫PSD材料的研制。隨著導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的快速發(fā)展，對發(fā)動機(jī)耐溫性要求更高，因此寬溫度范圍脈沖發(fā)動機(jī)低溫-40℃或更低溫度下工作需求成為研制重點之一。

d. 多脈沖發(fā)動機(jī)的研制。國外已研制出六脈沖發(fā)動機(jī)，多脈沖發(fā)動機(jī)技術(shù)已趨于成熟，國內(nèi)目前主要針對的是雙脈沖發(fā)動機(jī)，為提高戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的機(jī)動性，對其能量進(jìn)行合理有效的管理，多脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)將會成為未來的發(fā)展方向。

1 熊文波，楊令飛. 精確打擊導(dǎo)彈用固體火箭發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)分析[A]. 中國航天第三專業(yè)信息網(wǎng)第三十八屆技術(shù)交流會暨第二屆空天動力聯(lián)合會議[C]. 2017

2 侯曉，付鵬，武淵. 固體火箭發(fā)動機(jī)能量管理技術(shù)及其新進(jìn)展[J]. 固體火箭技術(shù)，2017，40(1)：1～6

3 Naumann K W, Stadler L. Double-pulse solid rocket motor technologyapplications and technical solutions[R]. AIAA 2010-6754

4 Carrier J L C, Constantinou T, Harris P G, et al. The dual-interrupted-thrust pulse motor[R]. AIAA 1986-1576

5 Naumann K W, Stadler L, Trouillot P, et al. Double-pulse solid rocket technology at bayern-chemie/protac[R]. AIAA 2006-4761

6 Nishii S, Fukuda K, Kubota N. Combustion tests of two-stage pulse rocket motors[R]. AIAA 1986-2426

7 劉亞冰，王長輝，劉宇. 雙脈沖固體發(fā)動機(jī)隔板預(yù)緊載荷數(shù)值分析[J].固體火箭技術(shù)，2010，33(5)：573～577

8 劉世東，張輝，楊小良. 脈沖發(fā)動機(jī)級間隔離技術(shù)研究[J]. 航空兵器， 2011(4)：55～57

9 吳赟，溫廣武，宋亮. 無壓燒結(jié)SiBON陶瓷的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能[J].熱處理技術(shù)與裝備，2010，31(6)：37～40

10 關(guān)森，胡凡. 隔板式多脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)研究[J]. 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2015(4)：59～65

11 劉雨，利鳳祥，李越森，等. 多脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)陶瓷艙蓋結(jié)構(gòu)分析[J]. 固體火箭技術(shù)，2008，31(2)：179～183

12 劉偉凱，惠博. 雙脈沖發(fā)動機(jī)中金屬膜片式隔板設(shè)計方法[J]. 固體火箭技術(shù)，2013，36(4)：486～490

13 王偉，李江，王春光，等. 隔板式雙脈沖發(fā)動機(jī)金屬膜片設(shè)計與實驗研究[J]. 推進(jìn)技術(shù)，2013，34(8)：1115～1120

14 石瑞，王長輝，萇艷楠. 雙脈沖固體發(fā)動機(jī)鋁膜隔板設(shè)計和試驗研究[J].固體火箭技術(shù)，2013，36(2)：190～194

15 李江，肖育民，何國強(qiáng)，等. 雙脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)二次點火內(nèi)視研究[J]. 推進(jìn)技術(shù)，1998，19(3)：61～64

16 Stadler L J, Huber J, Friedemann D, et al. The double pulse motor demonstrator MSA[R]. AIAA 2010-6755

17 Stadler L J, Hoffmann S, Huber J, et al. The flight demonstration of the double pulse motor demonstrator MSA[R]. AIAA 2010-6756

18 王春光，劉洪超，楊德敏. 脈沖發(fā)動機(jī)隔離裝置發(fā)展現(xiàn)狀研究[J]. 航空兵器，2012(5)：48～51

19 王碩，王一白，陳錚，等. 雙脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)軟隔板破裂試驗研究[J]. 上海航天，2017，34(1)：116～120

20 戴躍松. SRAM推進(jìn)系統(tǒng)三十年回顧[J]. 飛航導(dǎo)彈，1995(12)：41～48

21 尹正帥，劉義華，劉艷輝. 耐燒蝕硅橡膠復(fù)合材料的制備及其燒蝕性能研究[J]. 航天制造技術(shù)，2016(5)：63～66

22 曹熙煒，任軍學(xué)，王長輝，等. 軟隔板雙脈沖發(fā)動機(jī)二級點火延遲試驗分析[J]. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報，2012，38(2)：244～246

23 秦鋒，張崇耿，張新航，等. 耐燒蝕三元乙丙橡膠絕熱層材料的性能研究[J]. 航天制造技術(shù)，2010(3)：30～32

24 Ahmed A F, Hoa S V. Thermal insulation by heat resistant polymers for solid rocket motor insulation[J]. Journal of Composite Materials，2012，46 (13)：1549～1559

25 彭瑾，熊本炎. 標(biāo)準(zhǔn)-3導(dǎo)彈固體火箭發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 飛航導(dǎo)彈，2015(6)：76～80

26 付鵬，宋學(xué)宇，孫利清，等. 脈沖發(fā)動機(jī)軟隔離裝置反向打開過程研究[J]. 固體火箭技術(shù)，2017，40(2)：146～150

27 Tian Weiping, Wang Chunguang, Chen Cong, et al. Numerical analysis and test research on work process of psd in pulse solid rocket motor[J]. Advanced Materials Research, 2012(490～495):2290～2294

28 劉沙石，侯曉，郜捷. 短纖維增強(qiáng)橡膠材料隔層的強(qiáng)度與失效分析[J].固體火箭技術(shù)，2017，40(1)：100～104

Progress of Separation Device in Pulse Solid Rocket Motor and It’s Materials

Liu Hui Zeng Jinfang Yu Huiqin Zhu Wenyuan

(Xi’an Aerospace Composites Research Institute, Xi’an 710025)

The research status of pulse separation device (PSD) in pulse solid rocket motor and it’s materials were reviewed in this paper. Introduced the design forms and materials of rigid PSD and soft PSD. The advantages and disadvantages of ceramic material one-way broken mode, jet rod mode, metal piece mode, resin soft mode, and rubber soft mode were explained. Analyzed the pressure capability and opening performance of various PSDs. Finally, some opinions on the future development trend of PSD and its materials were presented.

pulse solid rocket motor；pulse separation device (PSD)；design forms；materials

劉輝（1995），碩士，材料科學(xué)與工程專業(yè)；研究方向：復(fù)合材料纖維、基體及界面。

2018-04-02