摘 要：和常规的固体推进剂生产批次混合技术相比，在成本、安全以及推进剂效能方面连续混合工艺具有非常明显的优势。通过对国外固体推进剂连续混合技术方的研究工作进行整合，充分阐明了连续混合装药技术的开发情况和使用前景，对连续混合装药技术的关键技术和优点进行了充分分析。

关键词：固体推进剂；连续混合；浇注

1 连续混合装药技术工作原理和关键技术

1.1 连续混合装药技术工作原理

利用连续式双螺杆机器混合多种组分，药浆经质量比较高的流动速度直接浇注到包覆壳体中。利用双螺杆技术对推进剂进行制造过程中，各种组分的设备都需要准确调整进给率，以此来保证配方的正确性。

1.2 连续混合装药技术关键技术

①调整推进剂组分需利用双螺杆混合工艺；②在连续混合操作过程中需再次填充化合物；③对在线计算供料监控技能予以精确；④混合推进剂并消除其中的气体；⑤推进剂药柱从双螺杆出料口直接浇注；⑥在开展两次浇注工作之间需将设备清理干净。

2 连续混合装药技术应用前景

促使连续混合和浇注技术达到标准技术成熟水平，并挑选此技术研发发动机，是CNES资助双螺杆连续混合验证项目最主要的目的：

①直接浇注的推进剂流动速度需根据比例逐渐增加这是需要证明的，也就是以小时为单位几百公斤或者是几吨都具有可行性；②推进剂性能在整个浇注时期内所要达到的标准要提供保障；③致力于研究双螺杆上游不同供料机器或机械设备在发生短暂性故障之后需要实行降级运行的解决对策；④创建一个具备特定规模并且布局完整的场地，并对其运营期间产生的成本進行估算。

此项目主要可分为三个主要验证环节：

2.1 DEMO1验证器

在30小时的工作时间内对连续混合工艺的稳定性进行验证是DEMO1的主要目的。检验过程中要使用手动再投料的材料容器。在进行测试过程中由于对存在差异的缩比发动机进行浇注，装药量为10～50kg不等，对其弹道性能展开评估，并表征其力学性能和流变性。

2.2 DEMO2验证器

需要对目前具备的试生产设备展开升级，使用自动填充系统。试生产设备完成升级之后，需要使用连续混合技术对0.8～1t推进剂进行生产制造，并对DEMO2药柱进行浇注。通过对上游填充器的精准度和工艺数据进行精确控制，可以对技术的稳定性能和再现性能进行验证。

2.3 DEMO2验证器

对连续混合技术的成熟度进行有效验证。2015年阿里安-6P135发动机的代表就是浇注1.5～2t级缩比发动机。将进行实验的设备扩大到全尺寸生产设备，生产阿里安-6P135发动机的时间和传统批次生产技术相比将会缩短到三分之一。双螺杆连续混合技术的安全性能、生产效率等和下一代主级和助推级固体推动运载火箭需要的大容量推进剂批量生产的要求完全相适用。双螺杆设备可以大幅度降低连续混合工艺生产成本，生产中的危险性可以得到明显降低，这必将是一种非常长远的工业解决方案。

3 连续混合装药技术的优点

3.1 安全性能

和传统的批次混合装药技术比较而言，安全性优势是连续混合装药技术具备的最大特征。连续混合机械设备在任何时间段中会混合特别少的剂量，最多也就是几公斤的含能材料，而立式混合机在混合过程中会包含几百公斤的含能材料。所以，在利用连续混合机械设备生产含1.1级组分的高能推进剂过程中，危险性就会得到大大降低。另外，假如出现意外，利用此种工艺技术可以在很大程度上降低对周边环境的影响。

3.2 推进剂性能

采用连续双螺杆混合技术生产制作的复合固体推进剂的可行性都可以通过各种试验和研究来验证。SNPE在2010年7月份利用双螺杆混合工艺制造的阿里安-5缩比发动机在ONEEA开展了第一次点火试验。可以得出相关结论，通过对科学合理的技术数据和工艺配置进行确定，利用连续双螺杆混合工艺技术制造的推进剂和使用立式混合机批次混合的推进剂相比，性能基本无差异。

3.3 成本

将连续浇注工艺应用于大型固体火箭发动机中的一个决定性原因是此工艺能够大范围降低连续生产成本。随着新型运载火箭固体发动机装药量持续增加，减少生产期间的连续生产成本存在非常大的优先性。推进剂的制造时间可以通过使用创新连续混合浇注技术来得到明显缩短，提升生产效率，进而在最大程度上降低连续生产推进剂的投入成本，促使运载火箭在目前竞争激烈的发射市场中保持高强度的竞争力。欧洲航空局已经明确其运载火箭的主要改进型号的全部发动机都会在雷古勒斯厂利用此工艺技术进行生产。

4 结束语

批生产实践和研究发明以及验证项目证明，双螺杆连续生产线性能处于稳定状态，和大型立式混合机相比，虽然推进剂药浆的停留时间特别短，但是双螺杆和立式混合机的综合效率相比而言并无太大差异，而且热交换效率比立式混合机更优秀一点。按照推进剂搭配方式的要求，精准剂量和供料可以得到有效实现，最大程度上降低投资成本，并将制造时间缩短到3倍。最重要的是连续混合工艺可进一步提升固体推进剂生产安全性。

参考文献：

[1]雷宁，薛春珍，闫大庆.国外固体推进剂装药工艺安全性技术[J].飞航导弹，2017（03）：90-94.

[2]苏昌银，朱号锋，张仲，张爱科，谷霁红，朱艳明.复合推进剂成型与发动机总装集成工艺技术创新[J].化学推进剂与高分子材料，2015（05）：38-44.