含CL-20的改性双基推进剂燃速数值模拟

借助六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）的热分解特性，确定了CL-20的化学结构参数；通过分析含CL-20的改性双基（CL-20-CMDB）推进剂的燃烧特性，改进了一维气相反应流燃速模型，进而模拟了CL一20-CMDB推进剂的燃速。数值模拟结果显示，理论计算结果与实测值吻合的很好；随CL-20含量增加，可提高非催化CL-20一CMDB推进剂的燃速，但效果并不显著。     

含3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)推进剂的能量特性

利用国军标方法及CAD系统软件,在标准条件(pe/pc=70∶1)下,计算了含3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的各类推进剂的能量特性,结果表明DNTF的单元推进剂比冲为2696.4N.s.kg-1,比CL-20单元推进剂的理论比冲还高31.1N.s.kg-1;用DNTF取代丁羟推进剂、改性双基推进剂以及GAP推进剂中的RDX或AP可以提高相应推进剂的理论比冲和特征速度。由于DNTF不含氯元素,且摩擦感度比RDX低得多,因此将DNTF引入推进剂中对提高推进剂的综合性能是有益的。     

DNTF在螺压高能硝胺改性双基推进剂中的应用

为探索3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)对改性双基推进剂(RDX/Al/CMDB)的影响,以DNTF逐渐取代螺压高能硝胺改性双基推进剂中的RDX进行验证试验。表征了引入DNTF后改性双基推进剂的工艺性能、力学性能、燃烧性能、安全性能以及能量特性。研究结果表明:DNTF的引入对推进剂加工工艺性能及化学安定性无不良影响; DNTF的引入不仅可以提高推进剂能量,对改善推进剂力学性能以及降低机械感度也是有益的。DNTF的引入可以适当提高推进剂燃速; 在引入的DNTF含量不超过10%时,燃速压力指数所受影响不明显。     

硝基呋咱/CMDB推进剂能量特性

根据最小自由能法,采用NASA-CEA软件,研究了六种硝基呋咱化合物:3-硝基呋咱(NF)、3,4-二硝基呋咱(DNF)、3-硝氨基-4-硝基呋咱(NNF)、3-硝氨基-4-硝基呋咱铵盐(ANNF)、3-硝氨基-4-硝基呋咱肼盐(HNNF)和3-硝氨基-4-硝基呋咱羟胺盐(HANNF)的能量特性。研究了硝基呋咱化合物含量对复合改性双基(CMDB)推进剂能量特性的影响和压强对硝基呋咱/CMDB推进剂能量特性的影响。结果表明,HANNF和HNNF单元推进剂的比冲高于RDX,分别为2744.8 N·s·kg-1和2802.2 N·s·kg-1。六种硝基呋咱化合物使CMDB推进剂的比冲大幅提高,其中HNNF和HANNF使CMDB推进剂的比冲分别提高74.6 N·s·kg-1和91 N·s·kg-1。六种硝基呋咱/CMDB推进剂的比冲均随压强升高而增加。比冲受压强影响顺序为DNFNNFHANNFANNFHNNFNF。     

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的研究进展

对新一代高能量密度化合物3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的物理化学性能、热分解性能等进行了评述,其物理化学性能表明,DNTF的综合性能优于HMX;热分解特性表明,DNTF具有较好的热稳定性,常用的铅盐、铜盐均能催化DNTF的热分解。同时,对DNTF在高能混合炸药、改性双基推进剂等方面的应用研究进行了综述,从能量性能,安定性和安全性能上分析了其在改性双基推进剂中应用的可行性,并指出了目前DNTF-CMDB推进剂存在的问题。     

BAMO/AMMO共聚物基高能固体推进剂能量特性计算和分析

用"能量计算之星"程序(ECS)计算了以3,3-二叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)与3-甲基-3-叠氮甲氧基氧杂环丁烷(AMMO)的嵌段共聚物(BAMO/AMMO)为黏合剂的高能固体推进剂的能量特性。研究了添加不同增塑剂(1,5-二叠氮-3-硝基氮杂戊烷(DIANP)、聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、N-丁基-2-硝酸酯乙基硝胺(BuN ENA))、氧化剂(高氯酸铵(AP)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)及呋咱类化合物(3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)、二硝基偶氮氧化二呋咱(DNAF)、二叠氮基偶氮氧化呋咱(DAAOF))和高能燃料(铝粉(Al)、三氢化铝(AlH 3))对推进剂能量特性参数(比冲(ISP)、燃温(Tc)、氧系数(φ),等)的影响规律。结果表明:Bu NENA增塑的推进剂比冲高于DIANP或GAP增塑的BAM O/AM M O基推进剂。Bu NENA增塑的推进剂中,随着C L-20逐步替代AP,推进剂的Tc呈现先增后减的趋势。当CL-20含量大于55%时,推进剂比冲基本保持不变,趋于最大值。当C L-20完全替代AP,比冲下降。以D N AF代替C L-20可使推进剂比冲由2723.71 N·s·kg-1提高至2798.00 N·s·kg-1。以AlH 3替代Al与CL-20,同时提高体系φ时,推进剂能量得到大幅提高。     

新型螺压高能改性双基推进剂研究

介绍了一种以螺旋压伸成型工艺制造的新型五组元(NC-NG-DNTF-HMX-Al)高能改性双基推进剂及其主要性能,重点讨论了推进剂研制的关键技术。研究结果表明:3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)以及球形铝粉、奥克托今(HMX)的成功应用使得改性双基推进剂的能量性能获得大幅度改善;含能安定剂N-甲基对硝基苯胺(PNMA)的应用研究使推进剂不仅获得了优良的化学安定性,更进一步提高了推进剂的能量;含能催化剂的研究既保证推进剂具有良好的燃速特性,又对提高推进剂能量做出了更进一步的贡献。研制成功的新型高能改性双基推进剂综合性能优良,推广应用前景良好。     

几种钝感低特征信号推进剂的能量特性

利用能量计算程序计算了N,N′-二硝基哌嗪(DNPZ)、N-脒基脲二硝酰胺(FOX-12)、1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)、钝感黑索今(I-RDX)、2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)、硝基胍(NQ)和1,4,5,8-四硝基-1,4,5,8-四氮杂萘烷(TTNZ)7种钝感化合物的单元推进剂及用于钝感低特征信号推进剂的能量特性。结果表明:所列的7种含能化合物中,由I-RDX、FOX-7和TTNZ形成的单元推进剂、复合改性双基推进剂及聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基推进剂的各能量特性的综合效果均较优,随着这3种钝感含能添加剂质量分数增加,形成的双基系推进剂的理论比冲、特征速度、燃烧温度和等容爆热逐渐升高,而氧系数和燃烧产物的平均相对分子质量逐渐降低。     

含CL-20改性双基推进剂的能量计算与分析

借助REAL软件,采用最小自由能法计算了含不同量六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、黑索今(RDX)、Al的改性双基推进剂的能量特性。研究了CL-20、RDX、Al含量变化对该推进剂能量特性的影响。结果表明:随着CL-20含量的提高,该推进剂的理论比冲、燃烧温度、氧平衡和燃气平均分子量大幅度增加;在含CL-20改性双基推进剂中加入Al粉可进一步提高推进剂的能量,但Al粉含量应使体系氧平衡系数大于0.53,否则将降低能量。     

高能量密度材料3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱性能及应用研究

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)是一种新型高能量密度材料,通过对其理化、爆轰性能研究,证明其各项性能优于奥克托今(HMX)而接近六硝基六氮杂异全兹烷(CL-20).DNTF能量高、熔点低、热安定性良好、感度适中,适于在推进剂、战斗部装药及爆炸网络中应用.另外,DNTF能与梯恩梯(TNT)形成低共熔物,可以调配成不同熔点、不同能量要求的液相载体,为熔铸炸药的发展开辟了新领域.     

一种新的炸药感度判据:键!非键耦合分子刚柔度

评述了4种炸药感度判据,包括最易跃迁法(最小能隙)、最小键级、最弱键离解能、X—NO2(XC,N or O)中硝基的Mulliken电荷。首次提出了基于炸药分子整体稳定性的名为"键非键耦合分子刚柔度"的新的感度判据。比较了11种典型炸药[1,3,5-三硝基苯(TNB)、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)、1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(RDX)、1,3,5-三硝基-2-氧-1,3,5-三氮杂环己烷(K6)、2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷(CL-20)、2-苦基-1,2,3-三唑(P CTA)、4-硝基-2-苦基-1,2,3-三唑(NPCTA)、2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(LLM-105)、4,6-二硝基苯并氧化呋咱(DNBF)、5,7-二氨基-4,6-二硝基苯并氧化呋咱(DADNBF)]的撞击感度与判据之间的相关性。结果表明,在这5种感度判据中,"键!非键耦合分子刚柔度"评价方法的相关性最高。判据组合能提高预测感度的能力。张力能是炸药分子中键!非键耦合能的一种形式,它不仅能够用于衡量炸药的感度,尤其是不含硝基炸药的感度,同时还能用来量度炸药的储能水平,这对新型炸药的设计和评价具有重要意义。     

热塑性聚氨酯弹性体包覆CL-20及对改性双基推进剂性能影响

用热塑性聚氨酯弹性体(TPU)通过溶液水悬浮法对CL-20晶体进行了包覆,研究了TPU包覆CL-20后对改性双基推进剂(CMDB)的机械感度、燃烧性能及力学性能的影响。研究表明,TPU包覆CL-20后,使CMDB推进剂摩擦感度降低了67%,撞击感度降低了49%;燃速提高了14%;高、低、常温下的抗拉强度分别提高了30%以上。     

N,N′-二(氟偕二硝基乙基)-3,4-二硝胺呋咱(LLM-209)的晶体结构及热分解性质

0℃下,用发烟硝酸(98%)/乙酸酐(体积比10∶8)体系对N,N′-二(氟偕二硝基乙基)-3,4-二氨基呋咱(LLM-208)进行硝化,由LLM-208得到硝胺化合物N,N′-二(氟偕二硝基乙基)-3,4-二硝胺呋咱(LLM-209)。在无水甲醇中挥发培养,获得LLM-209的单晶,用X射线单晶衍射仪测试了其单晶结构。通过热重及差示扫描量热仪(TG-DSC)研究了LLM-209的热分解性能,用热重-红外联用仪测试了其气态分解产物,用EXPLO5(V6.02)程序预估了其爆速和爆压,用感度测试仪测试了其撞击感度和摩擦感度。结果表明,LLM-209属于单斜晶系,空间群P2_1/n,298 K下的晶体密度为1.94 g·cm~(-3)。LLM-209有一个熔化吸热峰(94.27℃)和两个明显的分解放热峰(179.96℃和233.86℃)。LLM-209的气态分解产物主要为NO_2、CO_2、CO和N_2O。LLM-209的理论爆速和爆压分别为8981 km·s~(-1)和40.3 GPa。LLM-209的撞击感度和摩擦感度分别为4 J和48 N。     

一种高能量密度材料DNTF的低成本制备技术

获得综合性能优良的新型高能量密度材料一直是含能材料合成工作者追求的主要目标之一.自六硝基六氮杂异伍兹烷( CL-20)[1],1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)[2]和二硝酰胺铵(ADN)[3]等高能量密度材料问世以来,3,4-二(硝基呋咱基)氧化呋咱(DNTF)[4-6]是又一具有潜在应用前景的新型高能量密度材料.它具有以下特点:密度1.937g· cm-3;能量高、威力大、较HMX有更强的作功能力,接近CL-20;感度适中;热安定性良好;与HMX、RDX和NC等有良好的相容性;熔点低,108 ～ 110℃.DNTF可广泛用于多种新型高威力弹药、推进剂和火工品中.因此,DNTF的工程化应用研究有着十分重要的意义.目前,国内204所和中国工程物理研究院化工材料研究所分别实现了DNTF的合成.至今,制约DNTF工程化应用的主要有两大瓶颈问题:一是制备材料成本较高,600元/kg,不能满足常规武器需求;二是纯度较低,未达到98％以上.本文介绍了一种DNTF的低制备技术.合成路线见Scheme 1.     

含CL-20改性双基推进剂的性能

从物理化学性能、安全性能、燃烧性能和内弹道性能四个方面对含六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的改性双基推进剂(CMDB)--CL-20/CMDB进行了研究.燃烧性能的测试表明,在6～20 MPa下,CL-20/CMDB较RDX/CMDB推进剂的燃速高2.5～8.94 mm·s-1,其压强指数为0.28(10～20 MP...     

DNTF含量对改性双基推进剂动态力学性能的影响

采用动态力学分析(DMA)研究了不同含量3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)对DNTF-CMDB(DF)推进剂动态力学性能的影响,获得了DF系列推进剂的多频动态力学性能特征量。结果表明,DF推进剂的动态力学过程除了α转变外,有两个β转变峰,其中β1转变峰是DNTF的作用。DNTF的含量对DF系列推进剂高低温动态力学性能有较大影响;α转变的损耗角正切tanδ的峰温Tα及α和β转变的自由体积膨胀系数αf均与NG/NC和DNTF/NC含量比的组合合量相关;当DNTF含量为20%时,推进剂具有最佳的高低温力学性能。     

几种呋咱含能衍生物的性能研究

研究了包括3, 3′二硝基4, 4′氧化偶氮呋咱(DNOAF)、N,N′二(硝基呋咱基)草酰胺DNFOA和5, 5′二(叠氮甲基) 3, 3′联异呋咱(DABIF)的一系列二呋咱化合物的性能。其中,DABIF和DNFOA的特性落高分别为(68±3)cm和82cm(H50, 5kg落锤),可望作为不敏感炸药应用。根据Kamlet方程计算得到DNFOA的理论爆速D=8560m·s-1,爆压pCJ=33. 6GPa,DNOAF的理论爆速D=9390m·s-1,爆压pCJ=40. 5GPa。按照以20%呋咱含能化合物代替某NEPE推进剂,计算表明,DNOAF基推进剂的比冲为269. 1s-1,高于HMX基NEPE推进剂的比冲268. 6s-1,可知DNOAF爆轰性能优良。     

新一代高能固体推进剂的能量特性计算研究

在分析硝酸酯乙基硝胺(NENA)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、呋咱类化合物、唑类富氮化合物、贮氢合金五种含能材料的特点和性能的基础上,用电算法对由常规(或含能)黏合剂/含能增塑剂/高能氧化剂/金属燃烧剂组合的一系列配方的能量特性进行了计算,探索了新型高能固体推进剂的途径和思路,并就这些途径给推进剂能量性能带来的影响进行了讨论,提供了新型高能推进剂的八条技术途径.     

细颗粒LLM-105的制备及其热性能

采用溶剂-非溶剂重结晶技术制备了类球形和立方体结构两种不同晶形的细颗粒2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105),重均平均粒径D50分别为2.750 μm和6.206 μm,撞击感度为35.5 cm和34.7 cm.采用热重-微商热重(TG-DTG)和差示扫描量热法(DSC)对LLM-105进行了...     

DAATO_(3.5)与CMDB推进剂组分的相互作用及相容性

采用差示扫描量热法(DSC)和真空安定性实验(VST),对N-氧化3'3-偶氮双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAATO_(3.5))与复合改性双基(CMDB)推进剂常用单组分之间的相互作用和相容性进行了研究。采用70℃推进剂固化实验,考察了DAATO_(3.5)与CMDB推进剂药浆多组分混合体系的相容性。DSC研究结果表明,DAATO_(3.5)与硝化棉(NC)、硝化甘油(NG)、奥克托今(HMX)、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)、铝粉(Al)、吉纳(DINA)、炭黑(C.B)和1,3-二甲基-1,3-二苯基脲(C2)之间没有明显的相互作用,相容性较好。DAATO_(3.5)与黑索今(RDX)和六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)存在较为明显的相互作用;与间苯二酚(Res)之间存在强烈的相互作用,Res对DAATO_(3.5)的峰温没有影响但会显著改变DAATO_(3.5)的分解峰型;高氯酸铵(AP)对DAATO_(3.5)的分解峰温没有明显的影响;DAATO_(3.5)可使AP的起始分解温度从310℃降至275℃,并使AP的低温分解峰和高温分解峰合并成一个分解单峰,分解峰温较AP的高温分解峰温下降52.9℃。VST实验结果表明,DAATO_(3.5)与AP相容,与RDX属于中等反应,与Res不相容。推进剂固化实验结果表明,DAATO_(3.5)与CMDB推进剂多组分混合体系在70℃实际工艺条件下可以安全固化,形成的含DAATO_(3.5)的CMDB推进剂均匀致密,表明DAATO_(3.5)可应用于CMDB推进剂中。