固體發動機推進劑靜電敏感性測試技術現狀探究

劉津閣 王長安 吳巍 李晨曉

摘? 要：本文圍繞固體發動機推進劑靜電敏感性測試技術展開研究與論述，首先從電火花法以及法國測試法兩個方面著手，對當前技術條件支持下常見的固體發動機推進劑靜電敏感性測試技術進行總結，然后給出了滲透系數模型技術基本原理與應用，望能夠引起業內人士的關注與重視。

關鍵詞：固體發動機;推進劑;靜電敏感性;測試技術

固體發動機推進劑是火箭、導彈等研發領域的一大關鍵要素與內容，質量占比高，其性能水平會直接對火箭導彈運行質量產生重要影響。目前技術條件支持下，固體發動機推進劑的故障因素以靜電故障為主，出現此故障可能會損壞電子元器件芯片，造成信號收集錯誤，誘發故障，甚至會導致爆炸事故發生，潛在風險大。因此，圍繞固體發動機推進劑靜電敏感性測試技術展開研究與分析無疑有著非常重要的現實意義與價值。

1 固體發動機推進劑靜電敏感性測試技術

1）電火花法：上世紀80年代，有關靜電放電與含能材料相互作用所致故障問題引起業內人士的重視，導致故障發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，如針對固體發動機推進劑經典敏感性的測試。當前技術條件支持下，可選用薄片樣本，通過測定最小能量反應發生情況的方式，對固體發動機推進劑靜電敏感性進行測試。但在實際使用中，發現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性關系。通過后續研究進一步明確，基于電火花法對固體發動機推進劑靜電敏感性進行測試并無法達到完全的預防效果，有關本方法的實踐應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，將固體發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，因此在應用于固體發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，一般不會導致靜電發電反應的發生。同時，對于固體發動機推進劑而言，在體積電阻率<108.0Ω/m以及最大能量<15.0J的情況下，同樣不會導致靜電發電反應的生成。而對于含鋁配方復合型固體發動機推進劑（同時滿足體積電阻率為108.0Ω/m～1011.0Ω/m）而言，發生靜電發電反應的可能性大，且主要以燃燒式靜電反應以及破裂式靜電反應為主。以燃燒式靜電反應為例，通常自破裂位置開始噴發火焰，并不斷向周邊擴散，且結構構成以微小管狀結構為主。

2 滲透系數模型技術

基于滲透系數模型的視角，固體發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生，第二階段則是受臨界電壓作用而導致的起火現象。從階段性構成的角度上來說，裂紋的產生是多種因素共同作用的結果?；跐B透系數技術模型對固體發動機推進劑活性成分進行分析不難發現，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動機推進劑靜電發電敏感性存在直接的相關性關系。一般來說，在鋁含量達到一定比例后，鋁粉顆粒度會呈現出一定的下降趨勢，即意味著整體上鋁粉的微粒數量將明顯增多，這也正是滲透系數模型用于靜電敏感性測定的直接原理。將粘合劑導電率定義為，將粘合劑單位體積定義為，將導電微粒（即鋁粉）數目定義為，將絕緣微粒（即高氯酸銨）數目定義為，則滲透系數P可以用如下式（1）所示方式進行描述：

........（1）

在滲透系數較高的情況下，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P取值為0。同時，絕緣微粒高氯酸銨粒度對于固體發動機推進劑靜電敏感度的影響與導電微粒鋁粉粒度對于固體發動機推進劑靜電敏感度的影響呈現出反向相關關系。滲透系數在10¹⁰Ω·m以上的混合物對靜電有較高敏感性，低于該標準的混合物對靜電敏感性較差，利用上述特性能夠為后續有關不敏感型固體發動機推進劑配方的研究提供重要依據與參考。

3 結束語

綜合上述分析可見，對于固體發動機推進劑而言，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，就應當通過對靜電敏感性測試技術的不斷完善與優化，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中的應用，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，取得了階段性的成果，同時滲透系數模型技術也為固體發動機推進劑靜電敏感性測試技術提供了有益補充，未來還需進一步深入研究，以豐富靜電敏感性測試技術研究成果，最大限度降低靜電放電現象所致事故風險。

參考文獻

[1]? 谷美邦，馬御宇.聚苯胺導靜電防腐涂料的導電性能敏感性灰色關聯法分析[J].現代涂料與涂裝，2016，19（5）：30-32.

[2]? 涂辛雅，季軍，鄭益民，等.LED對MM和HBM靜電放電敏感性的研究[J].半導體技術，2012，37（11）：894-899.

[3]? 牛博，宋政湘，王建華，等.智能電器監控單元靜電放電敏感性的實驗研究[J].高電壓技術，2007，33（4）：61-64，124.

[4]? 馬曉琳，申志彬，崔輝如.固體發動機推進劑/絕熱層界面I型脫粘力學行為試驗與仿真研究[J].固體火箭技術，2019，42（3）：282-289.