火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明渉及-種固體火箭推進(jìn)劑裝藥質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)，特別是-種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn) 劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 固體推進(jìn)劑是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源，它在發(fā)動(dòng)機(jī)中的裝藥質(zhì)量直接關(guān)系到固體火 箭的結(jié)構(gòu)完整性和使用壽命。實(shí)踐證明，影響固體推進(jìn)劑應(yīng)用的關(guān)鍵問題是界面粘接質(zhì)量， 特別是推進(jìn)劑/襯層的界面粘接質(zhì)量?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于受制于對(duì)推進(jìn)劑/襯層界面粘接 反應(yīng)過程的理解，界面粘接中襯層配方的i受計(jì)往往存在下列問題：對(duì)難量化影響因素存在 人為理解偏差，設(shè)計(jì)過程耍頻繁調(diào)試配方和變更工藝，經(jīng)驗(yàn)因素較多，人工判斷識(shí)別因素占 比較大，其結(jié)果是，消耗了人力物力，影響了裝藥質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是耍提供--種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設(shè) 計(jì)方法，它能夠有效地通過層次分析法建立層次結(jié)構(gòu)模型，可靠地通過量化設(shè)計(jì)參數(shù)來計(jì) 算組合權(quán)系數(shù)，極大地完善了推進(jìn)劑/襯層界面粘接巧計(jì)方案。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是；設(shè)計(jì)一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助 設(shè)計(jì)方法，包括下列步驟： 步驟一，建立層次結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)目標(biāo)層，中間特征層，具體方案層； 步驟計(jì)算同層權(quán)系數(shù)；根據(jù)層次結(jié)構(gòu)，設(shè)定相對(duì)重要程度，比較權(quán)重系數(shù)，形成同層 權(quán)系數(shù)排序； 步驟H，計(jì)算同層組合權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次因素，計(jì)算權(quán)向量，形成同層組合權(quán)系數(shù)；根 據(jù)最低層權(quán)系數(shù)的分布，給出一個(gè)關(guān)于各設(shè)計(jì)方案優(yōu)先程度的排序，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化輔助設(shè)計(jì)。
[0005] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：由于通過層次分析法建立了良好界面粘接的層次結(jié)構(gòu) 模型，因而有利于量化設(shè)計(jì)參數(shù)、方便后續(xù)計(jì)算、獲得要素排序。同時(shí)由于通過參數(shù)量化和 權(quán)重計(jì)算獲得了層次間相對(duì)重耍性排序，因而適應(yīng)了界面粘接的配方設(shè)計(jì)和方案優(yōu)化的實(shí) 際需要。另外由于層次結(jié)構(gòu)模型充分真實(shí)地反映了推進(jìn)劑/襯層界面粘接的層次結(jié)構(gòu)和各 因素關(guān)系，因而提供了模型結(jié)構(gòu)擴(kuò)充修改、設(shè)計(jì)方案適時(shí)完善的優(yōu)化條件。本發(fā)明還具有模 型結(jié)構(gòu)分明、計(jì)算過程簡(jiǎn)單、減少了試驗(yàn)數(shù)量、節(jié)約了設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)。
【附圖說明】
[0006]圖1為層次分析模型方框圖。
[0007] 圖中，設(shè)計(jì)方案A:襯層配方A1，固化參數(shù)A=l. 4 ;新制絕熱層，正常硫化；實(shí)驗(yàn)X 房環(huán)境濕度巧0%。其它參照中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)QJ2038. 1A。
[0008] 設(shè)計(jì)方案B;襯層配方BL固化參數(shù)5 ;新制絕熱層，正常硫化后16(TC烘祉； 實(shí)驗(yàn)工房環(huán)境濕度巧0%。其它參照中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)QJ2038. 1A。
[0009] 設(shè)計(jì)方案c;襯層配方Cl，固化參數(shù)巧=1. 4,新制絕熱層，正常硫化；實(shí)驗(yàn)工房環(huán)境 濕度巧0%。其它參照中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)QJ2038. 1A。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 根據(jù)附圖提供的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)-步說明。實(shí)施例中層次分析模型的目的是在 推進(jìn)劑和絕熱層一定的條件下，對(duì)襯層配方和工藝進(jìn)行優(yōu)化，W便獲得良好的推進(jìn)劑/襯 層界面粘接性能。
[0011]W硝酸醋增塑聚醜推進(jìn)劑/襯層界面粘接輔助設(shè)計(jì)為例。要求在推進(jìn)劑和絕熱層 -定的條件下，綜合考慮襯層的配方和工藝條件，W獲得良好的推進(jìn)劑/襯層界面粘接。根 據(jù)W往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用層次分析法進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，包括WT步驟： 步驟一，建立層次結(jié)構(gòu)；巧計(jì)目標(biāo)層，中間特征層，具體方案層。
[0012]目標(biāo)層：良好、持久的推進(jìn)劑-襯層界面粘接性能。
[0013] 特征層：良好、持久的推進(jìn)劑-襯層界面粘接應(yīng)該具有的特征，包括： ① 推進(jìn)劑-襯層界面粘接強(qiáng)度大：采用單向拉伸試驗(yàn)獲得未老化矩形試件 的粘接強(qiáng)度； ② 界面粘接拉伸破壞W推進(jìn)劑內(nèi)聚模式為主：采用掃描電子顯微鏡觀測(cè)推進(jìn)劑-襯層 界面破壞模式； ⑨界面襯層初始模量高：采用動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析獲得界面襯層初始模量； ④界面粘接試件定應(yīng)變起裂位置不在界面：采用微米CT觀察定應(yīng)變初始起裂位置； ⑥推進(jìn)劑向襯層中遷移組分少；采用顯微紅外光譜儀測(cè)定界面法線方向20(^300微米 范圍內(nèi)推進(jìn)劑向襯層中遷移組分的量； ⑧界面粘接膽存性能好；高溫加速老化試驗(yàn)條件下，W矩形試件粘接強(qiáng)度變化速率評(píng) 價(jià)界面粘接膽存性能。
[0014] 方案層：根據(jù)W往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了3個(gè)襯層配方和X藝方案。
[0015] 根據(jù)已建立的目標(biāo)層、特征層、方案層，建立圖1的層次分析模型方框圖。
[0016]步驟.r.，計(jì)算同層權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次結(jié)構(gòu)，設(shè)定相對(duì)重要程度，比較權(quán)重系數(shù)，形成 同層權(quán)系數(shù)排序。
[0017] 求同一層次上的權(quán)系數(shù)。假如當(dāng)前層次上的因素 Λ，…，Λ，相關(guān)的上一層因素為C，則可針對(duì)因素C，對(duì)所有因素4.…，Λ進(jìn)行兩兩比 較，得到數(shù)值a,,.，形成各因素相對(duì)權(quán)重系數(shù)列表，即表1為各因素相對(duì)權(quán)重系數(shù)列表。
[0018] 記^=(巧-)1。，則J為因素4，…，相應(yīng)于上一層次因素C的判斷矩陣。記^ 的最大特征根為^，屬Τ·^的標(biāo)準(zhǔn)化的特征向量為@二(巧^巧>/，則?I，…，叫拚出 了因素4，…，相應(yīng)于因素C的按重要或者偏好程度的一個(gè)排序。
[0019] 表1各因素相對(duì)權(quán)重系數(shù)列表
根據(jù)圖1的層次分析模型，結(jié)合表1中的各因素相對(duì)權(quán)重系數(shù)的評(píng)分方法，將6個(gè)典型 特征進(jìn)行成隊(duì)比較后，形成六個(gè)典型特征兩兩對(duì)比列表，即表2為典型特征列表。
[0020] 表2典型特征列表
根據(jù)表2可得典型特征的判斷矩陣^如下：
^的最大特征值為9. 67,相應(yīng)的特征向量A: &二（0. 43,0. 06,0. 09,0. 06,0. 14,0. 22)T 步驟H，計(jì)算同層組合權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次因素，計(jì)算權(quán)向量，形成同層組合權(quán)系數(shù)；根 據(jù)最低層權(quán)系數(shù)的分布，給出一個(gè)關(guān)于各設(shè)計(jì)方案優(yōu)先程度的排序，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化輔助設(shè)計(jì)。
[0021] 求同- '層次上的組合權(quán)系數(shù)。設(shè)當(dāng)前層次上的因素為A.，…，本，相關(guān)的上--層 因素為…，C。，則對(duì)每個(gè)Cf，根據(jù)第3步的討論可求得一個(gè)權(quán)向量。 根據(jù)上一層》個(gè)因素的權(quán)重分別為％，…，a-，則當(dāng)前每個(gè)因素的組合權(quán)系數(shù)為：
如此一層層自上而下求下去，直至求出最低層所有因素的權(quán)系數(shù)，即求出組合權(quán)系數(shù)， 根據(jù)最低層權(quán)系數(shù)的分布，可W給出一個(gè)關(guān)于各設(shè)計(jì)方案優(yōu)先程度的排序。
[0022] 根據(jù)步驟二，用特征向量法去求3個(gè)設(shè)計(jì)方案相對(duì)于上述6個(gè)典型特征中每--個(gè) 的權(quán)系數(shù)。用A、B、C表示3個(gè)設(shè)計(jì)方案，得到成對(duì)比較的結(jié)果，形成A、B、CΗ個(gè)設(shè)計(jì)方案與 六個(gè)典型特征的權(quán)系數(shù)列表，即表3為設(shè)計(jì)方案與典型特征列表。
[0023] 表3巧計(jì)方案與典型特征列表
由表3可求得各屬性的最大特征值A(chǔ)u和相應(yīng)的特征向量，按列組成的矩陣&，形成六 個(gè)典型特征參量的最大特征值列表，即表4為典型特征參量的最大特征值列表。
[0024] 表4典型特征參量的最大特征值列表
從而，有 滬= 公與=(0. 17,0. 35,0. 48)T 即為獲得良好的推進(jìn)劑/襯層界面粘接性能，應(yīng)該在W上Η種襯層設(shè)計(jì)方案中選擇第 3種設(shè)計(jì)方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括下 列步驟： 步驟一，建立層次結(jié)構(gòu)：設(shè)計(jì)目標(biāo)層，中間特征層，具體方案層； 步驟二，計(jì)算同層權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次結(jié)構(gòu)，設(shè)定相對(duì)重要程度，比較權(quán)重系數(shù)，形成同層 權(quán)系數(shù)排序； 步驟三，計(jì)算同層組合權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次因素，計(jì)算權(quán)向量，形成同層組合權(quán)系數(shù)；根 據(jù)最低層權(quán)系數(shù)的分布，給出一個(gè)關(guān)于各設(shè)計(jì)方案優(yōu)先程度的排序，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化輔助設(shè)計(jì)。
【專利摘要】本發(fā)明是一種用于固體火箭推進(jìn)劑裝藥質(zhì)量評(píng)價(jià)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設(shè)計(jì)方法，其步驟是：步驟一，建立層次結(jié)構(gòu)：設(shè)計(jì)目標(biāo)層，中間特征層，具體方案層；步驟二，計(jì)算同層權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次結(jié)構(gòu)，設(shè)定相對(duì)重要程度，比較權(quán)重系數(shù)，形成同層權(quán)系數(shù)排序；步驟三，計(jì)算同層組合權(quán)系數(shù)：根據(jù)層次因素，計(jì)算權(quán)向量，形成同層組合權(quán)系數(shù)；根據(jù)最低層權(quán)系數(shù)分布，得到各設(shè)計(jì)方案優(yōu)先程度排序，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化輔助設(shè)計(jì)。它用層次分析法建立層次結(jié)構(gòu)模型，以量化設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算組合權(quán)系數(shù)、同層權(quán)系數(shù)和同層組合權(quán)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑/襯層界面粘接體系優(yōu)化輔助設(shè)計(jì)。本發(fā)明具有模型結(jié)構(gòu)分明、計(jì)算過程簡(jiǎn)單、試驗(yàn)數(shù)量較少和設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)節(jié)省的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105279295
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410329849
【發(fā)明人】龐愛民, 楊根, 桑麗鵬, 池旭輝, 彭松, 尹華麗, 杜錫娟, 張峰濤, 常華, 朱學(xué)珍, 封學(xué)華
【申請(qǐng)人】湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2014年7月11日