固体推进剂混合工艺的发展受制于其固含量,固含量越高推进剂能量就越大,比冲也就越高,而较高的固含量使固体推进剂浆料黏度大、不易分散,导致剪切生热明显、加工困难,从而限制了固体推进剂向高能量化发展。传统的固体推进剂混合工艺以间歇混合为主,存在生产效率低、混合时间长、安全隐患大等缺点,无法满足高固含量固体推进剂大批量生产的要求。以双螺杆挤出机为主的固体推进剂连续混合工艺虽然具有柔性化、连续化、效率高、成本低等优点,但其基于剪切形变的加工机理,具有混合分散效果差、剪切生热大的缺点,导致混合过程存在潜在危险性,同样不利于生产高固含量固体推进剂。瞿金平教授提出的以体积拉伸形变为主导的新型聚合物加工理论,颠倒了剪切形变和拉伸形变之间的主次关系,具有传质传热效率高、混合分散效果好、热机械历程短、剪切生热低等优势,如将其应用到固体推进剂浆料的生产中,可有效解决剪切生热大、分散效果差等加工难题。本文创新性地将体积拉伸形变塑化输运技术应用到固体推进剂的混合加工中,提出了体积拉伸形变支配的固体推进剂连续混合理论和方法,并由此自主研制了体积拉伸形变支配的固体推进剂连续混合设备,成功实现了体积拉伸形变支配的固体推进剂模拟浆料的连续高效混合。基于合理假设,建立了固体推进剂浆料在双轴偏心转子塑化输运系统内混合输运过程中的物理和数学模型,从理论上证明了双轴偏心转子塑化输运系统中固体推进剂浆料的混合输运是由拉伸形变作用支配的,首次揭示了转子转速、浆料固含量对拉伸形变作用的影响机制,为实际生产提供了理论指导和依据。采用实验研究手段验证了体积拉伸形变支配的固体推进剂浆料在混合输运过程中的理论模型,探索了转子转速、浆料固含量对双轴偏心转子挤出机输运特性和固体推进剂模拟浆料混合物性能之间的影响规律,证实了体积拉伸形变支配的固体推进剂模拟浆料连续混合技术的可行性,分析得到了合适的工艺参数。研究表明:本文自主研制的固体推进剂连续混合设备所生产的浆料混合物密度均匀性优异,其产量、能耗、输运效率、浆料温升以及在线混合物料量与转子转速和浆料固含量均呈正相关作用,停留时间则与之呈负相关作用。当浆料固含量为86%、转子转速为120 r/min时,浆料单位能耗低至0.04 kw·h/kg,停留时间仅为70 s,输运效率高达99.06%,而浆料温升只有2℃,同时在线混合量仅为0.837 kg,浆料混合物的密度波动值低至0.021 g/cm~3,密度标准差小于0.007 g/cm~3,并依然保有良好的固体粉料级配关系。由此可见,体积拉伸形变支配的固体推进剂连续混合设备具有产量高、能耗低、停留时间短、输运效率高、浆料温升低、在线混合物料量少以及混合分散效果好等优势。体积拉伸形变支配的固体推进剂连续混合设备的成功研制,实现了高固含量固体推进剂模拟浆料混合物的低能耗、连续、高效挤出,且浆料混合物具有良好的混合分散效果和密度均匀性,为连续、安全化生产高固含量固体推进剂奠定了良好的基础,对推动我国航天事业的发展具有重要的现实意义。