Dynamic mechanical analysis of double base rocket propellants

The article presents dynamic mechanical analysis (DMA) for solid rocket propellants testing. Principles of operation and measured values are briefly described. The authors refer to the previous research of PTFE material and literature data providing information about proper experimental conditions and influence of measurement frequency, load amplitude, and heating rate on the results of DMA tests. The experimental results of solid double-base rocket propellant testing obtained on the Netzsch DMA 242 device are presented. Mechanical properties such as the dynamic storage modulus E´, the dynamic loss modulus E˝ and tan(δ) were measured within temperature range from (–120°C) to (+90°C) at the heating rate of 1 K/min. The test sample was subjected to a dual cantilever multi-frequency test. Special attention was paid to determination of the glass transition temperature of the tested propellant in reference to the NATO standardization agreement 4540 as well as influence of the measurement frequency on the glass transition.

W artykule przedstawiono badanie dwubazowego paliwa rakietowego za pomocą dynamicznej analizy mechanicznej (DMA). Autorzy przytaczają wcześniejsze badania materiału PTFE oraz dane literaturowe w celu wyjaśnienia zasad działania urządzeń DMA, przedstawienia właściwych warunków prowadzenia badań. Wyjaśniony zostaje wpływ parametrów badawczych, takich jak szybkość ogrzewania/chłodzenia czy częstotliwość przyłożonej siły, na wyniki. Przedstawiono wyniki badań stałego dwubazowego paliwa rakietowego przeprowadzonych za pomocą urządzenia Netzsch DMA 242C. Dynamiczne właściwości mechaniczne takie jak moduł zachowawczy E´, moduł stratności E˝, oraz tangens kąta przesunięcia fazowego zostały zmierzone w zakresie temperatur od –120°Cdo +90°C, przy prędkości ogrzewania wynoszącej 1 K/min, dla sześciu wartości częstotliwości przyłożonej siły. Zastosowano uchwyty typu podwójny wspornik (ang. dual-cantilever). Szczególną uwagę poświęcono wyznaczeniu temperatury zeszklenia badanego paliwa w oparciu o porozumienie normalizacyjne STANAG 4540 oraz wpływu częstotliwości przyłożonej siły na wartość temperatury zeszklenia.