高壓清洗機清理NEPE推進劑裝藥的可行性分析

作為一種冷態沖蝕技術，高壓清洗機在廢棄固體火箭發動機中推進劑裝藥的安全清理上得到了廣泛應用。然而，清理作業中高壓水射流與固體推進劑之間的近似剛性碰撞在一定條件下可能引起燃燒甚至爆炸，這類事故在美國、德國、烏克蘭和中國都有發生，并且其中的點火起爆機理至今尚不明確。鑒于高壓水射流清理推進劑裝藥的潛在危險性，工程實際中人們僅將高壓清洗機用于清理危險系數較低的HTPB推進劑裝藥或CTPB推進劑裝藥，并將射流壓力控制在50MPa以內、單次清理時間控制在15min以內。

將高壓清洗機用于清理NEPE推進劑裝藥的基本前提是確保高壓水射流對NEPE推進劑裝藥的有效破碎。然而影響破碎的因素很多，其中射流壓力是影響水射流切割破碎能力的最重要因素。我們根據大量實驗可以確定高壓水射流清理NEPE推進劑裝藥的出口壓力下限。另外根據水射流對其他物料的大量試驗可知，出口壓力越高，切割破碎越容易。當然，清理作業中出于安全性和能效的考慮，不可能對出口壓力無限取高。
 
我們以20℃時NEPE推進劑裝藥的抗壓強度為其破壞依據，取30、40、50MPa三個出口壓力水平，當噴嘴直徑、靶距、清理時間分別為0.2 mm、20 mm、10 min時，水射流以三孔旋轉噴射方式對NEPE推進劑裝藥進行清理，效果上圖所示，各出口壓力下相應的質量損失(Δm)和切割深度(h)如下表所示。
 

NEPE推進劑裝藥不同壓力水射流下的質量損失和切割深度
p/MPa	Δm/g	h/mm
30	18.7	9.2
40	47.5	17.3
50	103.8	33.9

由此可以看出，30～50MPa的高壓清洗機均可實現NEPE推進劑裝藥的有效破碎，并且射流壓力越高，清理效果越好。