Predicción de la Sensibilidad Electroestática de Propulsores Basada en Modelos de Aprendizaje Automático de Pequeña Muestra
Autores: Wang, Fei; Cui, Kai; Liu, Jinxiang; He, Wenhai; Zhang, Qiuyu; Zhang, Weihai; Wang, Tianshuai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Predicción de la Sensibilidad Electroestática de Propulsores Basada en Modelos de Aprendizaje Automático de Pequeña Muestra
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Hidroxilo-terminado-polibutadieno
Propelentes sólidos compuestos
Aeroespacial
Aplicaciones de defensa
Sensibilidad electrostática
Técnicas de aprendizaje automático
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 71
Citaciones: Sin citaciones
Los propulsores sólidos compuestos a base de poli(butadieno) terminado en hidroxilo (HTPB) se utilizan extensamente en aplicaciones aeroespaciales y de defensa debido a su alta densidad de energía, estabilidad térmica y procesabilidad. Sin embargo, la presencia de componentes energéticos altamente sensibles en sus formulaciones conlleva un riesgo significativo de ignición accidental bajo descarga electrostática, lo que plantea serias preocupaciones de seguridad durante el almacenamiento, transporte y manipulación. Para abordar este problema, este estudio explora la predicción de la sensibilidad electrostática en los propulsores HTPB utilizando técnicas de aprendizaje automático. Se empleó un conjunto de datos que comprende 18 formulaciones experimentales para entrenar y evaluar seis modelos de aprendizaje automático. Entre ellos, el modelo de Bosque Aleatorio (RF) logró la mayor precisión predictiva (R = 0.9681), demostrando una fuerte capacidad de generalización a través de la validación cruzada leave-one-out. El análisis de importancia de características utilizando métodos SHAP e índice de Gini reveló que el aluminio, el catalizador y el perclorato de amonio fueron los factores más influyentes. Estos hallazgos proporcionan un enfoque basado en datos para predecir con precisión la sensibilidad electrostática y ofrecen una valiosa orientación para el diseño racional y la optimización de la seguridad de las formulaciones de propulsores a base de HTPB.
Descripción
Los propulsores sólidos compuestos a base de poli(butadieno) terminado en hidroxilo (HTPB) se utilizan extensamente en aplicaciones aeroespaciales y de defensa debido a su alta densidad de energía, estabilidad térmica y procesabilidad. Sin embargo, la presencia de componentes energéticos altamente sensibles en sus formulaciones conlleva un riesgo significativo de ignición accidental bajo descarga electrostática, lo que plantea serias preocupaciones de seguridad durante el almacenamiento, transporte y manipulación. Para abordar este problema, este estudio explora la predicción de la sensibilidad electrostática en los propulsores HTPB utilizando técnicas de aprendizaje automático. Se empleó un conjunto de datos que comprende 18 formulaciones experimentales para entrenar y evaluar seis modelos de aprendizaje automático. Entre ellos, el modelo de Bosque Aleatorio (RF) logró la mayor precisión predictiva (R = 0.9681), demostrando una fuerte capacidad de generalización a través de la validación cruzada leave-one-out. El análisis de importancia de características utilizando métodos SHAP e índice de Gini reveló que el aluminio, el catalizador y el perclorato de amonio fueron los factores más influyentes. Estos hallazgos proporcionan un enfoque basado en datos para predecir con precisión la sensibilidad electrostática y ofrecen una valiosa orientación para el diseño racional y la optimización de la seguridad de las formulaciones de propulsores a base de HTPB.