Efecto del envejecimiento mecánico, por temperatura y por ozono en el comportamiento a fractura de propulsantes sólidos de material compuesto de base CTPB

• Mario Martínez ^[1] ; Raúl López ^[2] ; Jesús Rodríguez ^{[1] [1]} ; Alicia Salazar ^{[1] [1]}
  1. [1] Universidad Rey Juan Carlos

     Universidad Rey Juan Carlos

     Madrid, España

     
  2. [2] Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial

     Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial

     Madrid, España

     
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 8, 2024, págs. 131-136
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    Los propulsantes sólidos de material compuesto utilizados en los motores de misiles y cohetes están formados por un gran porcentaje en peso (del 50 al 90 wt%) de partículas oxidantes, típicamente cerámicas, embebidas en una matriz elastomérica. Durante su vida en servicio, los propulsantes van a estar sometidos a envejecimiento natural debido a vibraciones y golpes producidos por la manipulación y transporte, fuerzas gravitacionales, ciclados térmicos o la exposición atmosférica durante su almacenamiento, etc. Esto afecta a su microestructura, produciendo un cambio en las propiedades de la matriz, particularmente en la unión partículas-matriz con la generación de huecos y grietas lo que supone un riesgo durante la fase de propulsión de los motores, al alterar la superficie de quemado. Este trabajo tiene como objetivo evaluar el efecto de tres tipos de envejecimientos acelerados en el comportamiento químico, mecánico y a fractura de un propulsante sólido de material compuesto formado por una matriz de polibutadieno carboxilo (CTPB, por sus siglas en inglés) cargado con un 54 wt% de partículas de perclorato amónico. Dado que el propulsante sólido presenta una respuesta dependiente del tiempo muy marcada, el comportamiento a fractura se analizó bajo la aproximación de la Mecánica de la Fractura Viscoelástica.

  • English

    The solid composite propellants used in missile and rocket engines consist of a significant weight percentage (50 to 90 wt%) of oxidising particles, typically ceramics, embedded in an elastomeric matrix. Throughout their service life, these propellants undergo natural aging due to vibrations and impacts during handling and transportation, gravitational forces, thermal cycling or atmospheric exposure during storage. This ageing process affects their microstructure, causing a shift in matrix properties, particularly in the particle-matrix bonding with the generation of voids and cracks, posing a risk during the propulsion phase by altering the burning surface. This study aims to assess the impact of three types of accelerated aging on the chemical, mechanical and fracture behaviour of a solid composite propellant composed of a carboxyl-terminated polybutadiene (CTPB) matrix loaded with 54 wt% ammonium perchlorate particles. Since the solid propellant exhibits a highly time-dependent response, fracture behaviour was analysed using the Viscoelastic Fracture Mechanics approach