氟塑料贮囊破裂机理及耐开裂性能研究

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1、第40卷第3期2014年6月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULS；IONV01．40．№．3Jun．2014氟塑料贮囊破裂机理及耐开裂性能研究朱峰，姜潮，李洪春(西安航天动力研究所。陕西西安710100)摘要：对鉴定力学环境试验后氧化剂路氟塑料贮囊破裂机理进行了分析，并从熔融指数、六氟丙烯含量及淬火工艺三方面对氟塑料材料耐开裂性能进行研究与论述。研究表明，通过调整熔融指数、六氟丙烯含量及淬火工艺等参数，可以生产出高强度、高耐开裂性的材料，满足氟塑料贮囊的使用要求。关键词：氟塑料贮囊；破裂机理；耐开裂性能中图分类号：TQ325—34文

2、献标识码：A文章编号：1672—9374(2014)03—0063-05Studyonfracturemechanismandanti·-crackperformanceoffluoroplasticbladdersl91acloersZHUFeng，JIANGChao，LIHong-chun(Xi’anAerospacePropulsionInstitute，Xi’an710100，China)Abslraet：Thefracturemechanismoffluoroplasticbladdersusedatoxidizerpathwasanal

3、yzedaftermechanicsqualificationenvironmenttesting．Theanti-crackperformanceoffluoroplasticisstudiedanddiscussedintermsofmeltindex，hexafluoropropenecontentandquenchingprocess．Theresultsindicatethatthematerialwithhighstrengthandanti-crackperformancecanbeproducedbyadjustingthepara

4、metersofmeltindex，hexafluoropropenecontentandquenchingprocess，andcanmeettheapplicationrequirementsoffluoroplasticbiadders．Keywords：fluoroplasticbladder；fracturemechanism；anti—crackperformance0引言通过气体挤压方法，供给火箭发动机液体推进剂的正向逐出装置，即挤压装置——贮箱，是现代宇航工程中的一个重要部件，使用很广泛{11。在贮箱中，贮囊起着实现挤压气体和推进剂

5、的有效隔离，保证在失重条件下使推进剂定向挤出的重要作用。随着火箭导弹技术的发展和日益增长的空间使用的苛刻要求，对贮囊结构、材料及其制造技术的研究愈益受到重视，并在不断创新。根据发动机对贮箱的技术要求和实际使用条件，贮囊及材料应具备以下主要性能：1)和推收稿日期：2013—12—25：修回日期：2014—01—27作者简介：朱峰(1982一)，男，硕士，研究领域为火箭发动机橡塑密封及贮囊技术火箭推进2014年6月进剂有良好的相容性，表现在贮囊长期贮存推进剂和工作时，贮囊本身的各种性能没有明显变化，且推进剂质量也没有明显变化，仍能满足发动机正常工作的要

6、求；2)对推进剂和挤压气体有较低的渗透性；3)在贮存和挤出推进剂期间，要有良好的物理机械性能，如柔韧性、抗曲挠疲劳性、耐开裂性。在可能遇到的各种恶劣环境条件下，要有令人满意的弹性及良好的耐老化性能，满足长期贮存要求。国内外大量的研究工作表明[1-31，聚全氟乙丙烯氟塑料和化学腐蚀性特别强的推进剂，如发烟硝酸、四氧化二氮，有着非常好的相容性，是耐推进剂腐蚀最佳的非金属材料之一，并可制成不带任何接头或搭接缝的整体结构贮囊。氟塑料贮囊的研究工作，曾是美国上世纪70年代的重点课题，结果使其成为美国各类可贮推进剂(肼类燃料和四氧化二氮)发动机系统使用的贮囊，

7、并成功应用于“阿波罗”宇宙飞船的登月舱反作用控制系统，参与了登月计IJl4]。我所使用聚全氟乙丙烯氟塑料制作的无接头或无搭接缝氟塑料贮囊，成功应用在多种型号液体火箭发动机上，但在使用过程中也存在开裂现象[51。本文对某种氟塑料贮囊鉴定力学环境试验后破裂机理进行分析，从提高氟塑料材料耐开裂性能入手进行研究，并最终通过试验进行验证。1氟塑料贮囊破裂机理分析1．1破裂现象氟塑料贮囊经过鉴定力学环境试验后，发生破裂现象，见图1(a)。通过观察，气路封头处的破裂为开口状，液路封头拐点处破裂为裂纹和孔眼状，破损处贮囊均有尖点折痕；贮囊检查时，除破裂位置外，还有

8、多处存在明显与破裂点形状类似但未破裂的深度折痕，有明显透亮和发白现象，见图1(b)。1．2破裂机理氟塑料贮囊鉴定力学环境试