بررسی پوسته‌های کامپوزیتی پلیمری موتورهای راکت پیشرانه جامد

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

به‌دلیل نقش مؤثر پوسته موتور در عملکرد نهایی راکت‌ها، تلاش‌های بسیاری برای بهبود این جزء از سازه پرتابه انجام می‌شود. مواد مناسب برای پوسته براساس مقدار و نوع بارهای اعمال شده (خمشی، برشی و محوری) و کاربرد نهایی انتخاب می‌شوند. امروزه، کامپوزیت‌های پلیمری تهیه شده با روش رشته‌پیچی نسبت به فلزات، کاربرد بیشتری در ساخت پوسته موتور راکت یافته‌اند. این انتخاب به‌دلیل وزن کمتر، استحکام ویژه بیشتر و محافظت بهتر کامپوزیت‌های پلیمری از پیشرانه در برابر محرک‌های بیرونی است. برای مقایسه عملکرد پوسته‌های فلزی و کامپوزیتی از ضریب عملکرد پوسته استفاده می‌شود. این معیار می‌تواند در پوسته‌های کامپوزیتی، با انتخاب پلیمر زمینه (مانند اپوکسی، پلی‌آمید ایمید و پلی‌اتر اتر کتون)، الیاف (از جمله کربن، شیشه و کولار) و لایه‌گذاری‌های مختلف کامپوزیت تغییر یابد. چرخه ساخت پوسته‌های کامپوزیتی موتور راکت به‌ترتیب شامل یک‌پارچه‌سازی مندرل، قرار‌دادن عایق گرمایی، رشته‌پیچی مارپیچی و حلقوی، پخت، استخراج مندرل و در نهایت، آزمون‌های عملکردی است. به‌منظور دست‌یابی به پوسته‌های کامپوزیتی مناسب، تجزیه پلیمر زمینه پیش و پس از پخت (مانند DMA و DSC) و خواص فیزیکی-مکانیکی نمونه‌ها در مقیاس کوچک و در موتور واقعی بررسی می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of Polymer Composite Cases in Solid Propellant Rocket Motors

نویسندگان [English]

  • yaseen kaykha
  • abbas kebritchi
چکیده [English]

It has taken plenty of effort to improve motor case, because it has an effective role in the final performance of rockets. The selection of material for a given case depends on the applied loads (bending, shear, axial) and its final application. Today, in fabrication of rocket motor cases, filament-wound polymer composites are regarded as alternative materials to metals due to their lower weight, higher specific strength and better protection of the propellant against external stimuli. In order to compare the performances of metallic and composite motor cases, the performance factor is used. The performance factor is influenced by the chosen polymer matrix (epoxy, polyether ether ketone or polyamide-imide) and the type of fiber (carbon, glass or Kevlar) as well as lamination arrangement of layers. The manufacturing process of composite cases, respectively, involves mandrel integration, applying thermal insulation on the mandrel, helical and hoop winding, curing and finally proof tests. In order to achieve a high-performance composite case, the polymer matrix is analyzed before and after curing by thermal analysis techniques such as DMA and DSC, and the physical and mechanical properties of small-scale motor and real-scale motor are investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • filament-winding process
  • lamination
  • Polymer composites
  • rocket motor case
  • manufacturing process