固体火箭发动机作为各种导弹的动力部分,在工作时要承受高温和高压力,工作环境十分恶劣。为满足要求,通常在高强度合金钢基体上粘接多层橡胶材料,使固体火箭发动机获得优异的高强度、隔热和耐高温综合性能。然而,在粘接过程中,钢壳体-绝热层橡胶-衬层橡胶之间的粘接层处可能存在脱粘、孔隙和强度弱化等缺陷。这些缺陷将严重影响固体火箭发动机的在役服务性能。因此,针对钢壳体-绝热层橡胶-衬层橡胶结构的多界面粘接质量开展相应的超声检测方法研究具有重要意义。首先,基于钢壳体-绝热层橡胶-衬层橡胶的多层粘接结构,研究超声波在多层粘接结构中的传播模型,并研究钢壳体与绝热层橡胶一界面以及绝热层橡胶与衬层橡胶二界面位置处的超声回波信号的数学表达式。另外,使用有限元仿真软件模拟超声波在多层粘接结构中一界面和二界面上的传播规律。然后,测试钢和硅胶材料的声速、声衰减、密度和声阻抗等声学参量。制作钢壳体与绝热层橡胶一界面完全脱粘试样、一界面弱粘接试样、绝热层橡胶与衬层橡胶二界面完全脱粘试样以及钢-水-钢二界面辅助试样。另外,研究脱粘试样中一界面和二界面的声压反射率和声压透射率。最后,设计三组实验:利用超声特征扫描成像系统研究一界面完全脱粘试样的脱粘特征信号,分析粘接缺陷尺寸大小、超声换能器频率和钢壳体厚度对特征信号的影响,并使用频谱分析技术验证;研究和分析一界面弱粘接试样的脱粘特征信号;研究二界面完全脱粘试样的脱粘特征信号,分析超声换能器频率和绝热层硅胶厚度对特征信号的影响,并使用平滑伪Wigner-Ville分布和小波变换验证。研究结果表明:针对钢壳体-绝热层橡胶-衬层橡胶的多层粘接结构,使用超声特征扫描成像技术,可以检出一界面(37)6mm的完全脱粘缺陷;可以检出一界面(37)10mm的弱粘接缺陷;可以检出二界面(37)18mm的完全脱粘缺陷。使用频谱分析、平滑伪Wigner-Ville分布和小波变换验证了上述检测结果的准确性和可靠性。