一种具有自感知功能的固体推进剂及其增材制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116001266A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211369326.2B33Y10/00(2015.01)(22)申请日2022.10.28B33Y50/02(2015.01)B33Y80/00(2015.01)(71)申请人东南大学C06B21/00(2006.01)地址211189江苏省南京市江宁区东南大学路2号申请人内蒙动力机械研究所(72)发明人李霁梁导伦王立民王国祺周明月王培任陈頔张焘李文青(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249专利代理师秦秋星(51)Int.Cl.B29C64/10(2017.01)B29C64/393(2017.01)权利要求书1页说明书5页附图10页(54)发明名称一种具有自感知功能的固体推进剂及其增材制造方法(57)摘要本发明公开了一种具有自主感知功能的固体推进剂及其增材制造方法。自主感知型固体推进剂通过在固体火箭推进剂装药中植入不同类型传感器，使其可以自主实时感知周围环境或内部状态的变化信息，从而实现精准化健康管理。其制造方法包括：1.通过计算机辅助设计软件对自主感知型固体推进剂进行一体化设计建模；2.在3D打印切片软件中设置打印参数，对所建模型的各个模块进行独立切片，获得各自的数控编程代码；3.对各独立数控编程代码进行修改和组合得到一体化制造的完整数控编程代码；4.驱动多材料增材制造设备逐层交替打印不同类型材料，在基体中植入不同类型传感器，最终实现自主感知型固体推进剂结构和自感知功能的一体化制造。CN116001266ACN116001266A权利要求书1/1页1.一种具有自主感知功能的固体推进剂，其特征在于，在固体推进剂基体内部植入不同类型传感器，以自主实时感知周围环境或内部状态的变化信息。2.根据权利要求1所述的一种具有自主感知功能的固体推进剂，其特征在于，固体推进剂基体和传感器为一体化制造。3.权利要求2所述固体推进剂的制造方法，其特征在于，首先，生成驱动多材料增材制造设备制造的数控编程代码；然后，应用数控编程代码驱动多材料增材制造设备打印具有自主感知功能的固体推进剂，在传感器层打印对应的传感器结构以将传感器植入固体推进剂基体；最后，将自主感知型固体推进剂进行后固化。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，驱动多材料增材制造设备的数控编程代码的生成方法为：通过计算机辅助设计软件对自主感知型固体推进剂进行一体化设计建模；在3D打印切片软件中设置打印参数，对所建模型的各个模块进行独立切片，获得各自的数控编程代码；对各独立数控编程代码进行修改和组合，得到完整数控编程代码。5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，传感器植入方法为：通过逐层打印、固化含能材料构建固体推进剂基体，到达传感器植入层后，根据需要替换打印材料制造传感器，固化后再次打印含能材料将传感器植入基体中，循环以上过程即可在固体推进剂中不同位置植入不同数量、不同类型的传感器。6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，制造传感器的打印材料为导电材料、敏感材料或绝缘材料。2CN116001266A说明书1/5页一种具有自感知功能的固体推进剂及其增材制造方法技术领域[0001]本发明涉及一种具有自主感知功能的固体推进剂及其增材制造方法，属于增材制造技术领域。背景技术[0002]固体推进剂是固体火箭发动机的能源，又是工质源。它在燃烧室中的燃烧，将推进剂中的化学能释放出来，转换成为热能，以供进一步的能量转换。同时，燃烧生成的燃烧产物又是能量转换过程的工质。它作为能量载体，携带热能，在流经喷管的下一个能量转换过程中，膨胀加速，将热能转换成为燃气流动的动能，使燃气以很高的速度喷出喷管，形成反作用推力，这就是固体火箭发动机的能量转换过程。作为能源和工质源的固体推进剂从根本上决定了发动机的能量特性，并在一定程度上影响能量转换过程的效率，固体推进剂药柱的稳定燃烧和充分释能是确保火箭发动机稳定工作的关键保障要素。因而，对固体推进剂制造、运输、存储直至使用或退役全生命周期中的健康状态进行智能管理，是固体火箭发动机智能化发展的重要需求。[0003]目前，对于固体推进剂健康状态的检测方法分为破坏式和非破坏式两类。破坏式方法主要在同一批次导弹产品中抽取样品，取出固体推进剂药柱，切块取样后进行化学成分和机械强度测试以确定推进剂健康状态，一旦确定样品失效，则需要报废整个批次的全部产品。这一方法有两个主要缺点：首先，破坏式检测非常费时，样品需从使用单位运输到检测单位，经历药柱分离、取样、检测等过程，周期长；其次，不同发动机内的推进剂健康状态存在差异性，由抽样检测结果决定是否报废整个批次产品的方式无法实现精准的健康监控，造成极大浪费；