GAP与推进剂常用组分的相容性研究

采用热分析、机械感度和自然贮存实验研究了聚叠氮缩水甘油醚（ＧＡＰ）与推进剂常用级分的相容性。ＧＡＰ与ＡＰ、ＨＭＸ的相容性要好于ＧＡＰ／ＢＧ与ＡＰ、ＨＭＸ的相容性；ＧＡＰ与Ｂ基本相容，但ＧＡＰ／ＢＧ与Ｂ不相容；ＧＡＰ与ＡＮ及ＧＡＰ／ＢＧ与ＡＮ都不相容。ＧＡＰ与ＡＮ及硝酸酯ＢＧ与ＡＮ不相容分别是由于ＡＮ的酸性和氧化氮的自催化效应引起的，安定剂是改善ＧＡＰ／ＢＧ／ＡＮ体系相容性的有效手段。     

AN/GAP 推进剂的特性

研究和论述了ＡＮ／ＧＡＰ类推进剂的一些主要特性，如化学稳定性、燃烧特性和起爆敏感性等。利用四种不同种类的纯的和相稳定的ＡＮ，使其与ＧＡＰ和硝酸酯为增塑剂制成推进剂，对它们的稳定性和燃烧特性等方面的特性进行了比较，从中发现在推进剂的燃烧特性和稳定性方面ＡＮ／ＧＡＰ推进剂表现出令人满意结果，使纯的ＡＮ在熔化的新型的氧化钼／氧化钒催化剂表面上分裂为原子，使其燃烧性能比冲得到改进。     

AMMO／AP推进剂的热分解

用ＤＴＡ、ＴＧＡ和ＤＳＣ研究了ＡＭＭＯ／ＡＰ推进的热分解．在分解动力学方面研究了加速老化（３７０天，３４７Ｋ）。ＡＭＭＯ／ＡＰ推进剂分解分两步，即ＡＭＭＯ粘合剂的分解为主和ＡＰ分解控制为主的区城，区域以推进和损失２０％为分界点．ＡＭＭＯ分解与ＡＰ的分解相互影响．ＡＭＭＯ分解产生的热加速了ＡＰ的分解。Ｆｅ２Ｏ３和ＣＦｅ都能活化ＡＭＭＯ／ＡＰ推进剂的热分解，ＣＦｅ主要加速ＡＭＭＯ的分解，Ｆｅ２Ｏ３催化了ＡＰ反应．３４７Ｋ下老化试验３７０天表明该推进剂是热安定的。     

GAP系复合推进剂的燃烧特性——理论燃烧性能与燃速

火箭用的固体推进剂要求具有比冲高和燃速范围宽的特性。为取得高比冲， 研究了以ＧＡＰ（缩水甘油叠氮聚醚）作燃料成分的复合推进剂理论燃烧性能与燃速。作为氧化剂探讨了高氯酸铵（ＡＰ）、硝酸铵（ＡＮ）和奥克托金（ＨＭＸ）。ＧＡＰ为生成热４９．３７ｋＪ／ｍ ｏｌ的高能物质， 而且有自燃性， 作为可以高速燃烧的燃料成分兼有很好的粘合剂特性。虽然ＧＡＰ的压力指数与温度感度高， 但添加ＡＮ或ＨＭＸ可以显著降低温度感度。而且ＧＡＰ系复合推进剂的燃速在用ＡＰ、ＨＭＸ或ＴＡＧＮ作氧化剂时受粒度的控制， 在用ＡＮ 作氧化剂时其燃速与粒度无关。利用粒状扩散火焰模型进行的探讨明确了上述特性。     

BAMO推进剂燃速的提高

研究了加入ＨＭＸ或ＡＮ／ＨＭＸ的ＢＡＭＯ推进剂的热分解和燃烧特性。叠氮粘合剂起始分解产生的热加速了推进剂中ＨＭＸ和ＡＮ的热分解，高氯酸铵（ＡＰ）和含有炭黑的硬酯酸铅显著改变了含ＮＭＸ基的ＢＡＭＯ推进剂的热分解和燃烧特性。ＡＰ可以提高燃速并略微降低燃速压力指数。铅催化剂使推进剂产生高的燃速值和最低的压力指数。重铬酸铵也影响了含ＡＮ／ＨＭＸ的推进剂样品的热分解和燃烧性能的机理。重铬酸铵和铬醚铜的化合物对含ＡＮ／ＨＭＸ推进剂燃速增加很有效。推进剂中ＡＮ从冷凝相升华和蒸发，在气相以放热反应为主。含ＨＭＸ和ＡＮ／ＨＭＸ的ＢＡＭＯ推进剂在小型发动机测试中显示出无烟的燃烧特性。     

GAP／AN推进剂的燃速特性

为降低固体火箭推进剂燃烧生成物中氯化氢（ＮＣＩ）的含量，推进以硝酸铵（ＡＮ）作氧化剂，以缩水甘油叠氮聚醚（ＧＡＰ）作粘合剂的推进剂早日达到实用水平，进行了改进燃达特性的研究。证明添加少量高氯酸铵（ＡＰ）可以增加燃速。ＡＰ与ＡＮ的质量比为ＡＰ／ＡＮ＝１．０时，在４ＭＰａ以上压力下，ＡＰ的扩散火焰决定燃４，压力指数在０．３７以下。在ＧＡＰ／ＡＮ／ＡＰ推进剂中添加氧化铁时，燃速及５ＭＰａ以下的压力指数增大．在高压方面压力指数下降。证明氧化铁有促进ＡＰ热分解的作用。     

AP-CMDB推进剂稳态燃烧性能计算研究

建立了一个ＡＰ－ＣＭＤＢ推进剂稳态燃烧模型。该模型可用于ＡＰ－ＣＭＤＢ推进剂和经典双基推进剂燃速特性的模拟计算，其计算结果与文献值相符合，说明该模型是合理、可行的。ＡＰ－ＣＭＤＢ推进剂计算结果表明，ＡＰ粒径减小，ＡＰ含量增加，推进剂燃速升高；而含能粘结剂－ＤＢ母体的含能程度越高，即ＮＧ含量增加，或ＮＧ的硝化度加大，都有利于提高推进剂的燃速。     

BAMO 共聚物的热分解

研究了ＢＡＭＯ与惰性组分ＴＨＦ、含能组分ＡＭＭＯ、硝酸酯ＮＭＭＯ等共聚后对它们的热分解的影响。Ｂ／Ｎ（７／３）分解时ＢＡＭＯ与ＮＭＭＯ各自独立地进行分解，由ＮＭＭＯ单元分解产生的热加速了ＢＡＭＯ单元的分解。在Ｂ／Ｔ（７／３）和Ｂ／Ａ（７／３）中ＴＨＦ和ＡＭＭＯ对ＢＡＭＯ的分解没有影响。在ＤＳＣ图中除了Ｂ／Ｎ（７／３）有两个放热峰外，Ｂ／Ａ（７／３）和Ｂ／Ｔ（７／３）只有一个放热峰，两个峰中的低温峰是ＮＭＭＯ单元分解产生的，另一个峰是由ＢＡＭＯ分解产生的。Ｂ／Ａ（７／３）的分解速度与ＢＡＭＯ的分解速度相同，这表明ＡＭＭＯ的活性与ＢＡＭＯ的活性相同。含７５％ＨＭＸ和２５％共聚粘合剂的推进剂中，Ｂ／Ａ（７／３）／ＨＭＸ的燃速比Ｂ／Ｎ（７／３）／ＨＭＸ的快，这是因为虽然在ＤＳＣ中Ｂ／Ａ（７／３）的分解热比Ｂ／Ｎ（７／３）的小，但Ｂ／Ａ（７／３）／ＨＭＸ的分解热却比Ｂ／Ｎ（７／３）／ＨＭＸ的大。由于分解反应主要发生在推进剂的凝聚相，因此凝聚相在推进剂的燃烧过程中起主导作用。     

GAP／AN／AP系低公害推进剂的低压点火特性

利用二氧化碳（ＣＯ２）激光器研究了含高氯酸铵（ＡＰ）２０％～３０％的ＧＡＰ／ＡＮ／ＡＰ系低公害推进剂在低压时的点火特性。推进剂ＡＮ－４０及含马格纳利厄姆镁铝合金的Ｍｇ·Ａｌ－５在３９．９～５３．２ＫＰａ以上的低压空气中可以自动点火，而在惰性保护气体中不能自动点火。证明自动点火与保护气体中的氧气有关。进一步降低保护气体压力时，两种推进剂都出现了不稳定的振动现象。Ｍｇ·Ａｌ－５推进剂比ＡＮ－４０更易产生振动现象。在低热流方面，加入镁铝合金的推进剂点火时的表面温度比ＡＮ－４０推进剂的约低２０℃，因而点火滞后时间长，吸收能量多，表面附近固相内热层增厚，比ＡＮ－４０推进剂有更好的自动点火性能。用差热分析研究热分解证明，推进剂组份中相对ＡＮ添加镁铝合金０．１具有与相对ＡＮ增加ＡＰ０．２５同样的热分解效果。这可能是因为在高热流方面ＡＮ－４０与Ｍｇ·Ａｌ－５推进剂的点火特性大体相同     

GAP/AN推进剂燃速特性研究

研究了粘合剂类型、增塑比、ＡＮ含量和粒度、ＡＰ和ＨＭＸ以及Ａｌ的含量对ＧＡＰ／ＡＮ推进剂燃速特性的影响。结果表明，增逆比及ＡＮ含量影响ＧＡＰ／ＡＮ推进剂燃速特性的主要因素结果表明：增塑比和ＡＮ含量越低，ＧＡＰ／ＡＮ推进剂的燃速越高，压强指数越低。     

BAMO／NMMO系叠氮化聚合物推进剂的感度特性

以奥克托金（ＨＭＸ）、高氟酸铵（ＡＰ）、硝酸铵（ＡＮ）作为ＢＡＭＯ／ＮＭＭＯ系复合推进剂的氧化剂制成试样，评价了其燃速特性和感度特性。为探讨感度特性，进行了落锤感度试验，摩擦感度试验，间接冲击试验，枪击感度试验，静电火花感度试验和５．５６ｍｍ枪击态度试验。证明ＡＰ系推进剂为平台燃烧，为改善燃烧特性有两种催化剂有效，即铅盐与炭黑或铬酸铜与铁盐。在感度特性方面，ＡＰ系推进剂的摩擦感度和ＨＭＸ系推进剂的冲击感度最高，而ＡＮ系推进剂的所有感度都较低，更换添加剂和氧化剂对冲击感度大体没有影响，而有机铁系催化剂对枪击感度或静电火花感度有恶劣影响。热分析结果证明，在感度试验中热分解反应起着重要作用。     

BAMO／NMMO共聚物的特性

研究了３，３’－双（叠氮甲基）氧杂环丁烷（ＢＡＭＯ）与３－硝酸甲酯基－３’－甲基氧杂环丁烷（ＮＭＭＯ）共聚物的组成、微观结构、热分解和感度。共聚物中各单体的摩尔比分别为：ＢＡＭＯ／ＮＭＭＯ＝８／２，７／３和６／４，测定的组成分别为８１／１９，６８／３２和６０／４０，微观结构测定值与理论计算值符合得很好。ＢＡＭＯ显示出热分解时在起始阶段侧链分解，另一方面，ＮＭＭＯ的热分解是由主链控制的。尽管ＢＡＭＯ单元和ＮＭＭＯ单元共聚了，但它们在共聚物中分解的多少是由各自独立的分解特性决定的，因此ＮＭＭＯ在４０℃时发生分解，比ＢＡＭＯ的分解温度低，分解产生的热加速了ＢＡＭＯ的反应。聚Ｂ／Ｎ（７／３）表现出了良好的感度特性、机械性能和热分解特性。     

PNTO在GAP推进剂燃烧中的催化特性

利用现代燃烧诊断技术对ＰＮＴＯ－ＧＡＰ推进剂中的ＰＮＴＯ的推进特性进行了探讨，认为ＰＮ－ＴＯ的催化机与普通铅盐明显不同。ＰＮＴＯ是燃烧反应中心，它加速了ＧＡＰ推进剂的燃烧，其作用部位在凝聚相。单独使用ＰＮＴＯ可使ＲＤＸ／ＧＡＰ／ＮＧ推进剂的燃速压力指数降低至０．５左右。     

硼粒子表面包覆对富燃料推进剂热分解特性的影响

借助于ＤＴＡ、ＴＧ、ＤＳＣ等热分析手段，研究了硼表面包覆对Ｂ／Ｍｇ／ＡＰ／ＨＴＰＢ富燃料推进剂热分解特性的影响。用于硼粒子表面包覆的材料有ＡＰ、ＫＰ及ＬｉＦ。为便于对比，对含未包覆硼的基础配方也作了相应分析。研究表明，硼包覆有助于提高硼粒子的反应活性，可促进燃料的热分解。从而对提高含硼富燃料推进剂的燃烧性能极为有利。     

凝胶化燃料的燃烧与稳定特性

凝胶状物质具有液体和固体两种特性。即在不加外力时始终保持一定状态，而对其施加外力时形状可自由变化。使用凝胶化燃料时该特性具有很大作用。即凝胶化燃料可以贮存在与液体燃料同样的燃料箱内，而且对其加压可以喷射。由于凝胶化燃料具有液体与固体的特性，因此，与液体推进剂同样容易处理，而且更安全，可望成为未来的推进剂。凝胶化硝酸（ＨＮＯ３）与缩水甘油叠氮聚醚（ＧＡＰ）的理论比冲可达２３５２Ｎ·ｓ／ｋｇ。另外，试制的凝胶化硝酸的喷射特性在喷咀直径为０．２ｍｍ以上时与水的相同，在振动试验中没有发生断裂等，证明了试制的凝胶是稳定的。用试制的凝胶化硝酸作氧化剂与以ＡＰ系复合推进剂的分解气体作为混合火箭进行燃烧试验取得了７５％～８０％的Ｃ＊效率。     

硝酸铵／铝／高氯酸铵系复合推进剂的点火特性

采用在端羟基聚丁二烯（ＨＴＰＢ）２０％（质量比）中加入铝粉２０％（质量比），再加入氧化剂ＡＮ（硝酸铵）／ＡＰ（高氯酸铵）合计６０％（质量比）的推进剂，取得了在ＡＮ中加入ＡＰ时的燃速特性和点火特性。在燃烧压力为１ＭＰａ时，ＡＮ系复合推进剂的燃速为１．２ｍｍ／ｓ，ＡＰ系复合推进剂的燃速为４．０ｍｍ／ｓ。在压力１ＭＰａ、照射能量６００Ｗ的条件下，ＡＮ系复合推进剂的点火滞后时间约为４６０ｍｓ，ＡＰ系复合推进剂的点火滞后时间仅为７．５ｍｓ。ＡＮ系复合推进剂点火滞后时间长的主要原因是化学点火滞后时间长。在ＡＮ系复合推进剂中混入ＡＰ时，燃速同样增加，点火滞后时间随着燃速的增加而减少。     

NEPE推进剂燃速催化剂选择及其对燃烧性能的影响

通过对粘合剂及推进剂能量和粘合剂理论燃烧产物的分析与比较，预计ＮＥＰＥ推进剂将同时具有ＡＰ－ＨＭＸ－ＣＭＤＢ和ＡＰ－ＨＭＸ－ＨＴＰＢ的燃烧特性，在此基础上，初步研究了在ＣＭＤＢ中行之有效的燃速催化剂对ＮＥＰＥ燃速和压力指数的影响，在４－９Ｍａ压力范围内观察到加入燃速催化剂和降低ＡＰ氧化剂粒度是改善燃烧性能的两条重要措施，燃速催化剂主要通过提高推进剂在低压下的燃速而发挥作用，仅靠增加燃速催化剂用量不     

氧化剂粒度和含量变化对NEPE推进剂燃速和压力指数的影响

研究了氧化剂粒度和含量变化对ＮＥＰＥ推进剂燃速和压力指数的影响。实验结果表明ＮＥＰＥ的燃烧行为类似于ＡＰ－ＨＭＸ－ＣＭＤＢ推进剂。采用细粒度ＡＰ或进行粒度级配是改善ＮＥＰＥ燃烧性能，提高燃速，降低压力指数的重要措施。观察到ＨＭＸ粒度变化对ＮＥＰＥ的燃速无明显作用。在配方中增加ＡＰ含量，也可起到提高燃速的作用，并且随着压力的不断增高，燃速增加的效果越明显。     

硝铵／铝系复合推进剂的燃烧机理

研究了在硝酸铵（ＡＮ）系复合推进剂中添加高氯酸铵（ＡＰ）和铝时的燃烧特性．在ＡＮ系复合推进剂中添加ＡＰ时燃速增加，压力指数几乎不变．热分析结果显示，ＡＮ颗粒与ＡＰ颗粒分别独立分解．燃烧波的温度分布测量结果证明，由于添加ＡＰ，燃烧表面附近的气相温度梯度增大，从气相向燃烧表面的热流量增加．由于热流量的增加引起燃速增加．铝的燃烧效率随ＡＰ添加量的增加而增加，当ＡＰ添加量达４０％（ｗｔ）时燃烧效率急增．     

含 AP 的叠氮类复合推进剂的平台燃烧特性

本文研究了高压下氧化铁催化剂对推进剂催化作用的位置和机理，催化剂如何提高推进剂燃烧速度和产生平台燃烧特性，利用等温热重分析法（ＴＧＡ）、差示扫描量热法（ＤＳＣ）和快速扫描ＦＴＩＲ分光光度法等技术研究了推进剂凝聚相区化学过程。在相对较低压力区内未催化的含高氯酸铵（ＡＰ）叠氮类复合推进剂表现出不稳定燃烧，在此压力范围内燃烧表面的热平衡也不稳定，因此氧化铁改变了推进剂的燃烧特性并提高了燃烧速度，伴随着平台－麦撒燃烧特性。燃烧速度对压力的不敏感性表明，在催化作用机理上分析，推进剂凝聚相化学在ＡＰ粒子的外表面，阻止了更多的ＡＰ的分解，但并没有影响推进剂的平台燃烧。Ｆｅ２Ｏ３对推进剂燃速提高的影响比Ｆｅ３Ｏ４的大。研究中所用的推进剂使用Ｆｅ３Ｏ４时，它的催化作用对降低压力指数更为有利。