双基推进剂装药安定期快速预估方法

摘要

一种双基推进剂装药安定期快速预估方法，利用热加速老化法制备Ⅱ号中定剂有效含量近红外定量模型建模样品，采用近红外漫反射光谱仪采集光谱并建立Ⅱ号中定剂有效含量近红外定量模型；以可靠温度系数r₀建立安定期预估方程；近红外方法跟踪检测单一温度装药热加速老化过程中Ⅱ号中定剂有效含量，获得有效含量到达临界判据消耗的临界时间，由安定期预估方程外推工况及贮存环境温度下的双基推进剂装药安定期。本方法只需要近红外方法无损跟踪一个温度下的一个装药样品不同老化时间有效含量便可获得安定期，样品量减少96％，安全、低成本。

主权项

一种双基推进剂装药安定期快速预估方法，其特征在于，该方法利用加速老化法制备双基推进剂装药Ⅱ号中定剂有效含量近红外定量模型建模样品，采用化学滴定法或高效液相色谱法获取Ⅱ号中定剂有效含量化学值，利用近红外漫反射光谱仪采集光谱，通过化学计量学建立Ⅱ号中定剂有效含量近红外定量模型；以Ⅱ号中定剂有效含量消耗50％作为安定期的临界判据，监测多种典型双基推进剂热加速老化过程安定剂含量变化获得温度系数，温度系数均值与标准偏差差值的0.9作为可靠温度系数r₀，建立安定期预估方程；开展单一温度加速老化试验，近红外方法跟踪检测老化过程中双基推进剂装药样品Ⅱ号中定剂有效含量，获得Ⅱ号中定剂有效含量到达临界判据消耗的时间，根据安定期预估方程及可靠温度系数预估双基推进剂装药工况及贮存环境温度下的安定期，具体按下列步骤进行：(一)加速老化法制备Ⅱ号中定剂有效含量近红外建模样品双基推进剂药饼三明治式夹心结构试样，由上层药片(1)、夹心层药片(2)、下层药片(3)依次叠加组成药饼，药饼装入带有毛细排气管的磨口减量瓶中，于单一温度下加速老化试验，间隔时间取夹心层药片(2)，获得不同Ⅱ号中定剂有效含量的双基推进剂样品，分为校正集样品和验证集样品；(二)Ⅱ号中定剂有效含量近红外定量模型1、采用化学滴定法或高效液相色谱法获取双基推进剂样品Ⅱ号中定剂有效含量化学值，确定含量范围；2、采用近红外光谱仪，对上述选定的样品采集近红外光谱，采样方式为漫反射，特征波段为1600nm‑2400nm，分辨率为8cm^‑1，扫描64次，每个样品重复测量5次，采集到的近红外光谱传输至计算机；3、采用化学计量学方法对上述近红外光谱进行预处理和线性拟合，综合采用归一化、基线平滑和一阶求导三种方法对采集光谱进行预处理，继而采用偏最小二乘法即PLS法进行回归拟合，建立校正模型，用验证集样品对所建模型进行外部验证，依据模型的内部检验和外部验证相结合的评价体系，逐步优化模型；根据建立的Ⅱ号中定剂有效含量近红外定量模型，采用近红外光谱仪对选定的样品进行有效安定剂的含量测定，获得近红外预测值，化学值与近红外预测值的最大误差应小于标准方法重复性误差；(三)安定期预估方程双基推进剂装药安定期预估方程式中：r₀表示温差为10℃的反应速率可靠温度系数；t₀表示贮存环境温度安定期，d；t_n表示高温加速老化时间，d；T_n表示高温加速老化试验温度，℃；T₀表示工况或贮存环境温度，℃；(四)可靠温度系数r₀对公式(3)两边取对数，整理后得到：T_n＝A+Blgt_n  式(2)式中A、B为系数，其中B＝‑10/lgr温度系数r＝10^‑10/B，采用近红外方法跟踪测试双基推进剂药饼不同温度T_ni下加速老化试验不同老化时间的Ⅱ号中定剂有效含量，获得不同温度Ⅱ号中定剂有效含量随时间变化关系曲线，以Ⅱ号中定剂有效含量消耗50％作为临界判据,获得不同温度T_ni对应的时间t_ni，经代入(2)式进行一元线性回归，采用最小二乘法获得系数B，进而计算得到温度系数r；采用上述方法获得多种典型双基推进剂装药的温度系数，以其均值与标准偏差差值的0.9倍作为可靠温度系数r₀；(五)加速老化试验与安定期将双基推进剂药柱沿径向等分为两段，将两段药柱沿轴向上下叠加制作成两段式药柱，于单一温度下T_n下加速老化试验，获得装药两段式老化试样，选取下段药柱叠合面(9)的中心区域(8)及药柱表面进行近红外光谱扫描，获得药柱在不同老化时间、不同部位的Ⅱ号中定剂有效含量，以Ⅱ号中定剂有效含量消耗最快的区域作为关重部位，以关重部位Ⅱ号中定剂有效含量消耗50％作为临界判据,获得温度T_n下安定剂消耗的时间t_n，依公式(1)外推贮存环境温度下的装药安定期。