Надёжность твёрдого ракетного порохового заряда при одновременном действии различных типов нагрузок

 

Никола Глигоријевић

Саша живковић

Весна Родић

Саша Антоновић

Александар Милојковић

Бојан Павковић

Зоран Новаковић

 

 

Твёрдое ракетное зерно с корпусом ракеты подвергается воздействию многих нагружающих напряжений в течение срока службы из-за температуры, расширенной полимеризации, транспортировки, вибраций, ускорений, аэродинамического нагрева и  наконец, из-за рабочего давления в ракетном двигателе. Композитное ракетное топливо представляет собой вязкоупругий материал, механические свойства которого в большой степени зависят от температуры и скорости деформации и иногда могут варьироваться в диапазоне использования ракетных двигателей на несколько порядков.  Отношения между напряжениями и деформациями гораздо сложнее, чем для эластичного материала. Поэтому анализ напряжений и деформаций и оценка степени коэффициента безопасности под действием каждой отдельной нагрузки достаточно сложны, а иногда и невозможны. Ещё бóльшая проблема возникает, когда одновременно действуют несколько разных типов нагрузок.  Крайний случай предела прочности на разрыв происходит в момент зажигания ракетного двигателя. В то же время очень медленная тепловая нагрузка воздействует на пороховой заряд, и в этих условиях прочность на разрыв топлива низка. Векторное сложение напряжений и деформаций, вызванных различными нагрузками, невозможно. Также невозможно определить эквивалентные или результирующие значения предела прочности на разрыв или допустимые деформации. Здесь применяется принцип добавления текущих убытков (повреждений), аналогичный модели совокупного ущерба. Кроме того, из-за больших вариаций механических свойств ракетного топлива, необходимо применять методы математической статистики для оценки надёжности и срока службы порохового заряда.

Ключевые слова: ракетный двигатель, пороховой заряд, композитное ракетное топливо, вязкоупругость, напряжённое состояние, предел прочности на разрыв, повреждение, надёжность.