固体发动机复合材料技术发展研究论文
摘要:固体发动机是火箭中的一项重要结构，对于固体发动机复合材料的研发与分析，对于促进火箭行业的监控发展来说意义重大。首先，介绍了Epsilion运载火箭；其次，阐述了Zefiro40发动机；最后，对我国运载火箭特点进行了详细分析，希望文中内容对于相关工作人员能够有所帮助。
关键词：固体发动机；复合材料；技术发展
尤其是一些发达国家，在这方面取得了不错的成绩。发动机是火箭发射过程中的一项重要结构，其技术对火箭的发展会造成较为严重的影响，特别是火箭发射机材料造成的影响尤为重要，因此，应当加强对发动机复合材料发展的研究与分析，从而促进火箭发生行业的整体发展脚步。
一、Epsilion运载火箭
Epsilion运载火箭是由日本研发的，其能够发射质量不到500kg的小型星际探测卫星，也可以发射低于1200kg的低地球轨道卫星，其主要技术特点，是在实际发展过程中，准备时间相对来说比较短，并且操作简单，容易发射[1]。Epsilion运载火箭采用的为三级固体发动机，发动机的具体情况如表1所示。在对新Epsilon火箭进行研究过程中，主要进行改进的技术包括以下几项内容：1、采用了新型无毒推进剂，在应用过程中不会释放有毒物质，不会对环境造成污染，并且可以满足火箭的发展需求。2、X射线检测法被新超声波检测法代替，这样不仅提高了检测效率，而且降低了检测成本，对于保证火箭的安全发展来说有着重要意义[2]。3、通过对新技术进行应用，能够达到提升壳体，以及喷管绝热层重量的目的，进而使火箭的整体重力可以得到降低，完成对火箭的合理发射。
二、Zefiro40发动机
依据Vega改进计划，在实际研发过程中，为了使火箭的性能、荷载适应性能够得到进一步提高，同时在该基础上，降低成本，尤其是在该过程中，装药量的提升，对于火箭荷载量的合理增加来说意义重大。依据相关调查结果可以得到Zefiro40发动机的各项内容如下：长度为7.6m，直径大小为2.4m，最大压力为11.5MPa，燃烧时长为95.5s，在运行过程中推力大小为1260kN，比冲为290.7s。通过对Zefiro40发动机进行详细分析，可以确定其具有较高质量比，这是一位在对其进行研发过程中，采用了许多的新技术和新材料，主要包括高性能纤维预浸渍带成型、极低密度的橡胶绝热层、分段复合材料壳体技术等，这对于提升Zefiro40发动机的性能来说意义重大，同时，也起到了促进火箭行业发展的作用[3]。针对碳纤维壳体，在实地研发过程中，应当在温室下，采用良好稳定性的碳/环氧预浸料，完成相应的制备工作。在实际研发过程中，为了最大程度减小复合材料壳体内热防护层的实际厚度，研制了更高的环氧树脂。而在增强纤维方面，则采用新一代高强/轻质碳纤维，通过对其进行合理应用，可以进一步减小惰性质量，从而使固定发动机的`性能可以得到提高，确保其在是应用过程中，各项性能都可以达到相应的要求标准，为火箭的顺利发射提供强有力的支持[4]。此外，在实际生产过程中，为了能够最大程度降低复合材料裙在实际制造过程中出现的各种缺陷，可以对纤维带自动辅放技术进行应用，通过该方式可以保证辅带，以及切割的精准度能够达到相应的要求标准，从而提高发动机的质量，满足应用要求。对于生产的喷管，为了能够大幅度减轻喷管的具体重量，应当对复合材料柔性接头进行应用[5]。与此同时，为了使C/P扩张段的起皱缺陷能够得到合理控制，并且能够有所减少，应当对液体树脂注射技术进行合理应用。通过具体分析内容可以发现，在实际生产过程中，对传统带缠绕技术进行应用，外表面会出现起皱现象，这一情况是固化热循环期间，加压引起的。而在实际生产过程中，对液体树脂注射工艺方法进行应用，具体步骤如下：1、铺设纤维预制体，使其作用可以得到充分发挥，同时，为了确保铺设的合理性，应当安排专人完成相应的铺设工作，并且完成铺设后，应当指派专人对铺设情况进行详细检查，确保铺设内容的合理性，不会出现任何问题[6]。2、在真空袋设备下，应当利用专门研树脂浸渍预制体，同时该方式，使装置的实际性能可以得到进一步提高。3、做好相应的固化操作。通过合理的固化操作，一方面可使制造成本得到显著提高，可谓一举两得。
三、我国运载火箭特点分析
从目前的情况来看，我国在火箭发动机方面取得了不错的成绩，并且随着人们在该方面研究的不断深入，相信这一成绩将会得到进一步提高。现阶段，我国固体火箭发动机主要被应用在战略战术武器、宇航发射远地点发动机，以及逃逸发动机等多个方面。近几十年，随着人们对火箭发动机各项相关技术研究的深入，在燃烧室设计、高性能复合材料检测、地面试验等多方面数都得到了显著提高。与此同时，随着科技的快速发展是固体运载技术也得到了进一步提高，我国发展新型大尺寸2m系列发动机在实际运行过程中，其推力已经可以达到120t，在实际设计过程中，为了确保火箭运行的稳定性、安全性，在整个发动机上，采用的为全金属壳体、金属增强件柔性接头、多向编织C/C喉衬、布带缠绕C/P－高硅氧/酚醛喷管防热部件，从而确保火箭发展过程中不会出现任何问题。在所有装置中，发动机喷管是我国在该方面研究期间，研发的同类型产品中，尺寸最大的复合材料制品，同时通过对该产品的合理应用，很好的解决了柔性喷管防护、复合材料多部件合理组装等各项技术，这也体现了我国在固体发动机喷管材料方面的整体技术水平，并且可以将该项技术合理的应用到更大尺寸的推发动机的研究中，从而促进火箭行业的整体发展速度。
四、结束语
综上所述，在火箭固体发动机研制过程中，对先进的复合材料进行应用，一方面可以使发动机的性能得到提高，另一方面还可以降低整体成本，这对于促进火箭行业的整体发展来说意义重大。除此之外，在火箭固体发动机研制过程中，结构工艺设计内容将变得更加精细，这也使得其性能变得更加优异。例如，复合材料壳体应用了不同的增强纤维，通过该方式实现了高质量比，同时，为了实对固体发动机质量的精细化控制，还研制了碳纤维预浸渍带缠绕、纤维铺放技术等，并且，对各项技术进行了合理应用。
参考文献：
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