固体推进剂在制备、储运和使用过程中的静电敏感性易引发局部燃烧或炸裂,威胁系统安全
1。本研究聚焦其静电击穿特性及能量转移机制,旨在揭示静电放电诱发机理、危险临界条件及能量转化路径,为安全设计与防护提供依据。研究结合理论建模、实验测试与数值仿真手段。理论方面,构建了静电击穿物理图像,指出微孔缺陷与热导率不均导致电热型击穿主导,建立了局部焦耳热积累方程、Sigmoidal温度依赖电导率模型
2及多物理场耦合方程。实验方面,测量了典型推进剂的体积电阻率、介电常数和击穿电压等参数,发现不同配比和含能组分显著影响击穿阈值(直流及脉冲击穿电压分布范围11.2 ~ 26.8 kV)。Weibull分析确定V₁₀(10 %击穿概率电压)约为13.4 kV,

(中位击穿电压)约为19.3 kV,据此建议安全使用电场应控制在1.91 kV/mm以下,若超过2.9 kV/mm则需辅以绝缘或屏蔽措施。仿真方面,建立了一维多材料结构电热耦合模型,模拟微孔区域(约1 μm厚)热点形成及演化过程。结果显示微孔为热点集中点,温度快速升高至1459.2℃,引发电场重分布,表现出热-电正反馈特性;不同材料段(铝粉、氧化剂、粘结剂)对热波传播速度与能量沉积形态具有决定性影响,验证了击穿过程中的多尺度能量级联转化机制
3。研究结果深化了对固体推进剂静电击穿物理本质的理解,为工程防护提供了关键参数和理论支持。
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