固體發(fā)動機推進劑靜電敏感性測試技術(shù)現(xiàn)狀探究

劉津閣 王長安 吳巍 李晨曉

摘? 要：本文圍繞固體發(fā)動機推進劑靜電敏感性測試技術(shù)展開研究與論述，首先從電火花法以及法國測試法兩個方面著手，對當(dāng)前技術(shù)條件支持下常見的固體發(fā)動機推進劑靜電敏感性測試技術(shù)進行總結(jié)，然后給出了滲透系數(shù)模型技術(shù)基本原理與應(yīng)用，望能夠引起業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注與重視。

關(guān)鍵詞：固體發(fā)動機;推進劑;靜電敏感性;測試技術(shù)

固體發(fā)動機推進劑是火箭、導(dǎo)彈等研發(fā)領(lǐng)域的一大關(guān)鍵要素與內(nèi)容，質(zhì)量占比高，其性能水平會直接對火箭導(dǎo)彈運行質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。目前技術(shù)條件支持下，固體發(fā)動機推進劑的故障因素以靜電故障為主，出現(xiàn)此故障可能會損壞電子元器件芯片，造成信號收集錯誤，誘發(fā)故障，甚至?xí)?dǎo)致爆炸事故發(fā)生，潛在風(fēng)險大。因此，圍繞固體發(fā)動機推進劑靜電敏感性測試技術(shù)展開研究與分析無疑有著非常重要的現(xiàn)實意義與價值。

1 固體發(fā)動機推進劑靜電敏感性測試技術(shù)

1）電火花法：上世紀(jì)80年代，有關(guān)靜電放電與含能材料相互作用所致故障問題引起業(yè)內(nèi)人士的重視，導(dǎo)致故障發(fā)生的原因以煙火劑中超細粉末存在為主，基于這一機理，有關(guān)人員開始嘗試通過電火花法測試煙火劑靜電敏感性水平，并將其推廣于實踐中，如針對固體發(fā)動機推進劑經(jīng)典敏感性的測試。當(dāng)前技術(shù)條件支持下，可選用薄片樣本，通過測定最小能量反應(yīng)發(fā)生情況的方式，對固體發(fā)動機推進劑靜電敏感性進行測試。但在實際使用中，發(fā)現(xiàn)存在推進劑藥柱點火意外的問題，與靜電放電存在直接相關(guān)性關(guān)系。通過后續(xù)研究進一步明確，基于電火花法對固體發(fā)動機推進劑靜電敏感性進行測試并無法達到完全的預(yù)防效果，有關(guān)本方法的實踐應(yīng)用仍然有待進一步研究與強化。

2）法國測試法：本方法作為一種完整的測試系統(tǒng)，將固體發(fā)動機推進劑分為敏感性以及非敏感性這兩種類型，但由于針對熱力條件、機械條件等因素的考量不夠全面，因此在應(yīng)用于固體發(fā)動機推進劑靜電敏感性測試的過程中還存在一定的局限性。在應(yīng)用本方法進行測試期間尤其需要注意的一點是，對于固體推進劑而言，在不含鋁配方的情況下，一般不會導(dǎo)致靜電發(fā)電反應(yīng)的發(fā)生。同時，對于固體發(fā)動機推進劑而言，在體積電阻率<108.0Ω/m以及最大能量<15.0J的情況下，同樣不會導(dǎo)致靜電發(fā)電反應(yīng)的生成。而對于含鋁配方復(fù)合型固體發(fā)動機推進劑（同時滿足體積電阻率為108.0Ω/m～1011.0Ω/m）而言，發(fā)生靜電發(fā)電反應(yīng)的可能性大，且主要以燃燒式靜電反應(yīng)以及破裂式靜電反應(yīng)為主。以燃燒式靜電反應(yīng)為例，通常自破裂位置開始噴發(fā)火焰，并不斷向周邊擴散，且結(jié)構(gòu)構(gòu)成以微小管狀結(jié)構(gòu)為主。

2 滲透系數(shù)模型技術(shù)

基于滲透系數(shù)模型的視角，固體發(fā)動機推進劑靜電放電過程存在階段性的特點，第一階段是受臨界電壓因素影響所致裂紋的產(chǎn)生，第二階段則是受臨界電壓作用而導(dǎo)致的起火現(xiàn)象。從階段性構(gòu)成的角度上來說，裂紋的產(chǎn)生是多種因素共同作用的結(jié)果?；跐B透系數(shù)技術(shù)模型對固體發(fā)動機推進劑活性成分進行分析不難發(fā)現(xiàn)，高氯酸銨、粘合劑電阻率、顆粒含量、以及鋁成分性狀等因素與固體發(fā)動機推進劑靜電發(fā)電敏感性存在直接的相關(guān)性關(guān)系。一般來說，在鋁含量達到一定比例后，鋁粉顆粒度會呈現(xiàn)出一定的下降趨勢，即意味著整體上鋁粉的微粒數(shù)量將明顯增多，這也正是滲透系數(shù)模型用于靜電敏感性測定的直接原理。將粘合劑導(dǎo)電率定義為，將粘合劑單位體積定義為，將導(dǎo)電微粒（即鋁粉）數(shù)目定義為，將絕緣微粒（即高氯酸銨）數(shù)目定義為，則滲透系數(shù)P可以用如下式（1）所示方式進行描述：

........（1）

在滲透系數(shù)較高的情況下，靜電敏感度相對較高。對于配方中不含鋁的混合物而言，滲透系數(shù)P取值為0。同時，絕緣微粒高氯酸銨粒度對于固體發(fā)動機推進劑靜電敏感度的影響與導(dǎo)電微粒鋁粉粒度對于固體發(fā)動機推進劑靜電敏感度的影響呈現(xiàn)出反向相關(guān)關(guān)系。滲透系數(shù)在10¹⁰Ω·m以上的混合物對靜電有較高敏感性，低于該標(biāo)準(zhǔn)的混合物對靜電敏感性較差，利用上述特性能夠為后續(xù)有關(guān)不敏感型固體發(fā)動機推進劑配方的研究提供重要依據(jù)與參考。

3 結(jié)束語

綜合上述分析可見，對于固體發(fā)動機推進劑而言，靜電敏感性是客觀存在的，為進一步提升推進劑的安全性水平，就應(yīng)當(dāng)通過對靜電敏感性測試技術(shù)的不斷完善與優(yōu)化，以最大限度降低靜電敏感性大小。通過電磁作用、精確模擬材料等作用原理的在靜電敏感系數(shù)中的應(yīng)用，形成了包括電火花法、法國測試法等一系列敏感性測試技術(shù)，取得了階段性的成果，同時滲透系數(shù)模型技術(shù)也為固體發(fā)動機推進劑靜電敏感性測試技術(shù)提供了有益補充，未來還需進一步深入研究，以豐富靜電敏感性測試技術(shù)研究成果，最大限度降低靜電放電現(xiàn)象所致事故風(fēng)險。

參考文獻

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