半经验法根据老一辈科研工作者无数的科研试验积累的宝贵经验和大量的实验 数据确定合理的颗粒级配，得出的结果与实际生产情况一致，精确度也比较高。但是 大小颗粒的粒径比、体积分数、级配数之间的数学关系无法量化，也没有直观的级配 图像显示。而且在准备实验原料的过程中，因为工业用氧化剂晶体颗粒形状不规则， 晶体内部缺陷多、体密度较小，需要制备专门用于实验的性能优良的晶体。增加了额 外的工作量和生产成本。不过实验可以用来对理论模型计算出来的结果进行验证。[11]

容重法指出大颗粒容重（容重：单位容积内物体的重量，单位为牛顿/立方厘 米）较大，多级配模型时大颗粒的相对含量应该尽量多，而且体积由大颗粒决定；中 小颗粒容重不大，应该依次填充大颗粒空余的间隙，当间隙被最大程度充满时，级配 后的体系就可获得较大的容重，即推进剂本身的密度会较大。因为物质的微观形态必

然会体现在宏观指标上，合理的颗粒级配意味着容重最大即空隙率最小。颗粒级配若 用容重法确定的话，只能被称作“合理颗粒级配”而非最佳颗粒级配，因为容重是通 过实验测定的，实验次数毕竟有限，不可能涵盖所有的实际情况，所以有限的实验次 数条件下找到的只能是 “合理颗粒级配”，这也正是容重法的局限性。[12]然而利用 容重法确定颗粒级配，在实际中具有可操作性，在理论上也具有可行性。

2 颗粒级配研究的发展趋势

颗粒级配已成为当前物理学家和化学家研究的热点问题，选取合理的颗粒级配不 仅在固体火箭推进剂调配中有重要作用，在陶瓷、耐火材料、炭素等其它各行各业的 生产中也起着举足轻重的作用。合理的颗粒级配除了可以获得产品优良的最终质量， 产品的工艺性能也会受影响。未来，人们会从不同角度使用理论计算、科学实验和计 算机模拟等各种方式继续研究颗粒物质的级配问题，把经典理论与工艺要求及实际生 产条件相结合，建立颗粒级配的优化模型。[13]并针对实际生产情况，结合模型的特征 构造出求解该优化模型的算法。用现代数学理论及计算技术建立级配模型，以提高堆 积颗粒系统的密度为颗粒级配研究指明了大的方向，计算机技术的飞速发展，使得面 向对象的计算机语言应运而生，将为颗粒级配优化模型的求解带来极大的便利。[14]

但是关于颗粒级配研究的各理论和方法各有所长，适应的对象也不同，都有自身 的局限性。由于颗粒实际形状不规则，尺寸不均一，所以适合于各种固体颗粒级配的 模型和计算公式尚未得到人们的普遍公认。本文的创新之处在于根据固体推进剂的特 点，对单级配规则排列、单级配随机排列、双级配规则排列、双级配随机排列、三级 配规则排列、三级配随机排列采用不同的理论和方法进行分析研究，得出了最接近实 际情况的模型。而不是像以往的研究一样用同一种理论和方法对所有的级配情况进行 分析。本文重点研究基于多级配物料平均空隙率计算的双级配和三级配模型，采用 Visual Basic 编程进行计算，相比于混料回归设计法、极值有理逼近法等更加简单精确， 而且编译生成的可运行程序，可在任意环境下调用，使用十分方便。

颗粒级配是一个综合复杂的问题，国内外都出现过不同的理论和方法对其进行研 究。但这些理论和方法都有各自的局限性，所以能适用于不同情况的统一级配模型尚 未出现。故本文根据级配级数的不同分别选取最适合的理论进行建模，并应用Visual Basic编程求解模型。