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低 温 动 态 加 载 下 三 组 元 HTPB 复 合 固 体 推 进 剂 的 失 效 判 据
剂的最大伸长率随热老化时间的变化关系与单轴拉伸时 准双轴拉伸加载下，最大伸长率与热老化时间之间的
有所区别，其变化规律相对更加简单。参考文献［28］， 线 性 关 系 和 非 线 性 关 系 可 分 别 采 用 下 述 模 型 进 行
描述：
P = P + K × t a （1）
0
P = P + Kexp( -t /β ) （2）
0
a
式中， P 为选定的推进剂老化性能评定参数在老化后
0
某一时刻的值； P 为老化性能评定参数在初始时刻的
值； K 和 β 均为与温度、应变率有关的性能参数变化速
-1
a
度常数， K 单位为 d ；t 为热加速老化时间，d。不同加
载温度和应变率条件下拟合获得的模型参数值如表 5
a. 25 ℃ 所示，计算过程中，均采用 Levenberg‑Marquardt 优化
算法。
热加速老化前后三组元 HTPB 推进剂在准双轴拉
伸加载下的最大伸长率主曲线已在文献［24］中进行
了分析，其变化规律与单轴拉伸时保持一致，不再阐
述。结合获得的主曲线和表 5 中的数据，可对不同温
度、应变率和热加速老化时间条件下准双轴拉伸时推
进剂的最大伸长率 ε bmt 进行预测，进而对推进剂的失

效情况进行评判，并分析低温点火建压条件下长期贮
b. -30 ℃ 存后战术导弹 SRM 药柱的结构完整性。
4 结 论

结合低温 1~100 s 定应变率范围内三组元 HTPB
-1
复合固体推进剂的力学性能实验，分析了温度、应变
率、热老化时间和应力状态对推进剂初始弹性模量、强
度和伸长率的影响，确定了单轴和准双轴拉伸加载下
推进剂的失效判据，得到如下结论：
（1）单轴拉压强度比更能反映推进剂的动态单轴
c. -50 ℃ 拉压差异性，且受温度影响比较明显。室温条件下，其
数值接近于 0.4，低温条件下，其数值为 0.2~0.3，即动
图 4 准双轴拉伸时 HTPB 推进剂的最大伸长率随老化时间的
态单轴加载时推进剂易因拉伸应力作用而失效。
变化关系
Fig. 4 The dependences of the strain at maximum tensile （2）动态单轴加载下，热老化后推进剂抵抗破坏
stress for HTPB propellant on the aging time in quasi‑biaxial 的能力降低，可将拉伸时的最大伸长率选择为失效判
tension 据。该参数随热老化时间的增加而不断降低，且变化

表 5 准双轴拉伸时 HTPB 推进剂的老化模型参数值
Table 5 Values of aging model parameters for HTPB propellant in quasi‑biaxial tension
25 ℃ -30 ℃ -50 ℃
model parameters
0.40 s -1 4.00 s -1 14.29 s -1 0.40 s -1 4.00 s -1 14.29 s -1 0.40 s -1 4.00 s -1
P 0 0.38574 -0.07188 0.1621 0.1887 0.1603 0.1498 0.1615 0.1120
K -0.00154 0.4733 0.3279 0.1305 0.1297 0.1096 0.1135 0.09765
β - 184.0528 43.8371 41.0143 50.4714 44.9146 18.0414 47.3545

CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2019 年 第 27 卷 第 4 期 （274-281）