固體發(fā)動機大量應(yīng)用于火箭、導彈等多個領(lǐng)域,藥柱包覆層作為發(fā)動機裝藥的重要組成部分,不僅直接影響發(fā)動機內(nèi)彈道性能,同時也是其使用壽命的決定性因素之一,其穩(wěn)定性、可靠性備受關(guān)注。藥柱包覆層成型或存放過程中,由于藥柱包覆層受材料特性、成型或制造工藝、貯存運輸及服役環(huán)境等影響,易產(chǎn)生裂紋、凹坑、鼓包、氣孔或孔洞和厚度不均等缺陷。藥柱包覆層缺陷的存在會嚴重影響推進劑藥柱的燃燒性,進而影響固體火箭或?qū)棸l(fā)動機的使用壽命、工作性能,甚至安全性。在生產(chǎn)、存儲及服役過程中迫切需要簡單、有效、快速的無損檢測方法或技術(shù)實現(xiàn)藥柱包覆層的可靠檢測。紅外脈沖（熱波）成像及動態(tài)熱層析檢測技術(shù)是一種具有非接觸、直觀、檢測面積大及高效可靠的新型無損檢測技術(shù),為藥柱包覆層缺陷檢測提供了一種新方法。因此,本文對藥柱包覆層缺陷的紅外脈沖（熱波）成像及動態(tài)層析檢測技術(shù)進行系統(tǒng)深入的研究。研究了脈沖熱流作用在藥柱包覆層的脈沖熱響應(yīng)特性,建立了一維脈沖熱響應(yīng)解析模型與二維極坐標系熱傳導數(shù)學模型,通過一維解析計算與二維有限差分數(shù)值計算,分析了脈沖熱流激勵脈沖寬度、脈沖峰值能量及缺陷尺寸與深度對脈沖熱信號變化的影響及規(guī)律。研究了脈沖熱... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

固體推進劑藥柱包覆示意圖

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文2柱包覆層缺陷引起的燃燒室大面積燒蝕和包覆層開裂。圖1-2藥柱包覆層缺陷引起的開裂及大面積燒蝕Fig.1-2Thecrackandlargeareaabalitioncausedbythedefectsofgraincladding包覆層質(zhì)量檢測對固體火箭或?qū)椷\行安全性及可靠性至關(guān)重要。包覆層缺陷主要包括兩大類，一是表界面缺陷，該類缺陷主要是指發(fā)動機的殼體、包覆層、襯層及推進劑等結(jié)構(gòu)的界面不良粘接而引起的脫粘或氣泡等缺陷，另一類缺陷主要是藥柱包覆層成型或存放過程中，由于藥柱包覆層在生產(chǎn)及使用過程中，藥柱包覆層內(nèi)部會產(chǎn)生裂紋、凹坑、鼓包、氣孔或孔洞和厚度不均等缺陷，這些缺陷嚴重影響發(fā)動機的使用壽命及安全性。因此，在固體火箭或?qū)棸l(fā)動機推進劑藥柱包覆層的成型制造及存儲運輸過程中，迫切需要簡單、有效、快速的無損檢測方法或技術(shù)實現(xiàn)對藥柱包覆層缺陷的可靠檢測，并確定包覆層缺陷對發(fā)動機性能的影響成為無損檢測技術(shù)研究領(lǐng)域的重要課題。本課題來源于一般裝備預研基金項目“固體推進器裝藥包覆層缺陷的紅外相干熱波成像檢測技術(shù)研究”。紅外熱波成像檢測技術(shù)能夠在藥柱包覆層加工制造、貯存使用過程中高效、可靠及穩(wěn)定地檢測出缺陷位置與缺陷尺度，進而高效地檢測藥柱包覆層材料缺陷。因此，深入研究藥柱包覆層缺陷的紅外脈沖熱波成像及動態(tài)層析檢測對保障藥柱包覆層質(zhì)量及應(yīng)用具有重要意義。1.2裝藥包覆層缺陷檢測方法研究現(xiàn)狀為控制固體推進劑藥柱包覆層質(zhì)量和保證其使用性能，利用無損檢測技術(shù)對藥柱包覆層缺陷進行高效、可靠、準確的檢測與評價是非常必要的，已成為固體推進劑裝藥包覆層質(zhì)量控制中必不可少的環(huán)節(jié)。針對藥柱包覆層材料不同類型缺陷，需選用合適的無損檢測方法對其進行檢測，確保裝藥包覆層質(zhì)量及使用安全性

?實時監(jiān)測。機器視覺技術(shù)可用于藥柱包覆層表面缺陷的定量檢測，可實現(xiàn)包覆層表面缺陷的形態(tài)表征與分布統(tǒng)計等。國內(nèi)中北大學郭慧平等采用工業(yè)相機對藥柱包覆層表面進行視覺檢測，利用中值濾波及閾值分割等方法將表面缺陷區(qū)域從圖像背景中提取，并實現(xiàn)表面缺陷的軸向定位[11-13]。中北大學金永等利用數(shù)學形態(tài)學的頂帽與低帽變換相結(jié)合方法對藥柱包覆層表面缺陷特征圖像進行增強，采用高低閾值方法對表面缺陷光學圖像進行分割，并基于二值化圖像得到了表面缺陷的尺寸與位置，實現(xiàn)了藥柱包覆層表面缺陷尺寸與位置的高精度檢測，圖1-3為基于機器視覺的藥柱包覆層表面缺陷檢測結(jié)果[14]。圖1-3基于機器視覺的藥柱包覆層表面缺陷檢測結(jié)果[14]Fig.1-3SurfacedefectdetectionofSolidpropellantsgraincladdinglayerbasedonmachinevision[14]超聲波檢測技術(shù)是目前檢測包覆層與殼體界面脫粘缺陷或粘接質(zhì)量的有效手段之一，其方法是在固體火箭或?qū)棸l(fā)動機殼體一側(cè)利用耦合超聲探頭將超聲波注入發(fā)動機殼體，再通過探頭接收發(fā)動機殼體與包覆層界面反射的超聲回波，采用相應(yīng)信號處理算法提取殼體與包覆層界面反射超聲回波信號的大小和延遲時間等特征信息，并利用超聲回波特征信息對包覆層與殼體之間界面粘接情況進行判斷和檢測。借助空間掃描裝置，通過逐點掃描方式可獲得不同掃描形式的殼體與包覆層接觸粘接界面的超聲檢測圖像[15]。中北大學王召巴等采用超聲波聚焦探頭反射法對固體火箭發(fā)動機殼體-包覆層脫粘缺陷進行檢測，通過圖像濾波處理可有效去除發(fā)動機表面旋壓紋理產(chǎn)生的圖像噪聲和提取脫粘區(qū)域，利用自適應(yīng)圖像分割技術(shù)將發(fā)動機殼體-包覆層脫粘圖像進行二值化分割，并基于種子填充算法計算了脫粘區(qū)域面積，取得了較好效果[16,17]。中航空空導彈研究

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于激光剪切散斑干涉評估包覆藥柱粘接質(zhì)量[J]. 劉斌,王虎,孫霖.  激光與紅外. 2019(06)
[2]固體推進劑包覆技術(shù)研究進展[J]. 邊城,張艷,時藝娟,李宏巖,趙鳳起.  火炸藥學報. 2019(03)
[3]固體火箭發(fā)動機界面脫粘切向CT檢測[J]. 陳慶貴,盧洪義,齊強,于光輝,張宗偉,黎國寶.  固體火箭技術(shù). 2016(03)
[4]俄羅斯固體推進劑裝藥注射包覆工藝研究進展[J]. 曹繼平,姜振,任黎,劉建利,田雁茹.  飛航導彈. 2016(04)
[5]基于數(shù)學形態(tài)學的包覆層表面缺陷檢測方法[J]. 金永,鄧博文,趙磊,孔小麗,楊曉輝.  彈箭與制導學報. 2014(06)
[6]人工脫粘層根部脫粘檢測及修復技術(shù)[J]. 關(guān)楨,陳永釗,鄧安華,曹勤峰,劉榮臻.  固體火箭技術(shù). 2014(03)
[7]固體推進劑裝藥缺陷檢測新技術(shù)[J]. 張麗涵,陳智群.  四川兵工學報. 2013(11)
[8]切向射線照相技術(shù)在固體推進劑裝藥包覆層/藥柱粘接界面脫粘缺陷檢測中的應(yīng)用[J]. 張麗涵,李宏巖,王瑛,陳雪莉,薛祺.  無損檢測. 2013(04)
[9]激光全息法檢測固體藥柱包覆層缺陷[J]. 王東生,馬兆光,王維明.  紅外與激光工程. 2013(02)
[10]曲面擬合技術(shù)在醫(yī)學熱層析方法中的應(yīng)用[J]. 喬雨婷,韓飛,李文科,李凱揚.  計算機應(yīng)用與軟件. 2013(02)

博士論文
[1]電渦流脈沖熱成像無損檢測技術(shù)研究[D]. 白利兵.電子科技大學 2013



本文編號：3006048