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。     

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。     

DNTF/RDX-CMDB推进剂动态力学性能

采用动态力学分析仪(DMA)研究了3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)与黑索今(RDX)不同配比对DNTF/RDX-CMDB(DFR)系列推进剂动态力学性能的影响,获得了DFR系列推进剂的动态力学特征量.结果表明:DNTF与RDX不同配比对DFR系列推进剂高低温动态力学性能具有较大影响;DFR系列推进剂的动态力学过...     

DNTF/RDX-CMDB推进剂低温力学性能

用单轴抗拉实验、动态力学分析仪和简支梁抗冲实验研究了不同3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)/ RDX配比对DNTF/RDX改性双基(CMDB)推进剂(DNTF/RDX-CMDB,DFR推进剂)力学性能的影响。获得了-40 ℃下DFR推进剂的抗拉强度(σ_m)、断裂延伸率(ε_m)及抗冲强度(aK)。根据“时间-温度”等效原理的WLF方程获得了DFR推进剂β松弛阶段的动态特征量黏弹系数(C^g₁)。分析了组分含量对各力学性能的影响和σ_m、ε_m的变化规律。结果表明: 低温下的σ_m、ε_m和 aK均与增塑剂含量间存在相关性。增塑剂含量减小,粘弹系数增加,NC分子侧基的“自由体积”下降,导致抗拉强度、断裂延伸率等力学性能降低。     

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。     

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。     

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。     

纳米镍粉对改性双基推进剂综合性能的影响

为了研究纳米镍粉(nano-Ni)对含铝改性双基(Al-CMDB)推进剂以及含黑索今和铝粉的改性双基(RDX/Al-CMDB)推进剂综合性能的影响,采用吸收-沟槽压延-螺旋压伸法制备了推进剂药柱,测试了nano-Ni对推进剂热安定性能、机械感度、力学性能、能量性能、发动机内弹道性能、室温条件下长贮燃速变化的影响。结果表明,nano-Ni对Al-CMDB推进剂和RDX/Al-CMDB推进剂的热安定性能、机械感度、力学性能、能量性能、长贮条件下燃速变化影响不明显。但是nano-Ni可显著改善Al-CMDB推进剂和RDX/Al-CMDB推进剂的燃烧性能。nano-Ni使Al-CMDB推进剂9.81 MPa燃速从28.32 mm·s~(-1)增加到35.94 mm·s~(-1),12～22 MPa的压强指数从0.26降低至0.12,nano-Ni使RDX/Al-CMDB推进剂9.81 MPa燃速达到36.63 mm·s~(-1),16～22 MPa高低常温均出现负压强指数,Φ130 mm发动机-40℃比冲达到241.1 s,50℃比冲达到246.9 s。     

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.     

复合球形药对改性双基推进剂力学性能和燃烧性能的影响

将RDX、铝粉、催化剂等用硝化棉包覆,制成复合球形药,然后用这种复合球形药制备出改性双基推进剂,测试了这种推进剂的力学性能和燃烧性能。结果表明,采用复合球形药制备的改性双基推进剂比用双基球形药制备的改性双基推进剂的力学性能大幅度提高,低温断裂延伸率从7.84%提高到26.86%,高温最大拉伸强度提高了0.97倍,燃速压强指数从0.38降低到0.30。     

PDADN在螺压硝胺改性双基推进剂中的应用研究

为改善硝胺双基推进剂的综合性能,对季戊四醇二叠氮二硝酸酯(PDADN)在螺压硝胺改性双基推进剂中的应用进行了研究,测试了推进剂的力学性能、燃烧特性、化学安定性、机械感度、能量特性和燃气特征信号,对比分析了试验数据。研究结果表明,PDADN新型含能材料的引入不仅可以显著改善推进剂的力学性能,而且对提高推进剂的能量、降低燃气特征信号及燃烧温度等均有益。      

浇铸型高能CMDB推进剂的力学性能

研究了硝化棉种类和含量、高氯酸铵粒径,以及双基球和黑索今含量等对复合改性双基(CMDB)推进剂力学性能的影响。结果表明,随着含氮量12.0%的NC的降低,CMDB推进剂20℃和50℃下的拉伸强度和延伸率均显著降低。在CMDB推进剂中添加适量含氮量13.0%的NC和12.6%的NC均有助于提高推进剂拉伸强度;含氮量13.0%的NC不利于改善推进剂的延伸率;而含氮量12.6%的NC有助于提高推进剂的低温延伸率,但对推进剂高温延伸率影响不显著。在CMDB推进剂中添加适量的双基球对提高推进剂的拉伸强度和延伸率均有利。AP的粒径对CMDB推进剂力学性能影响显著,小粒径的AP有利于提高推进剂的拉伸强度,而大粒径的AP有利于改善推进剂的延伸率。随着RDX取代AP量的逐渐增大,CMDB推进剂在高温和常温下的拉伸强度先增大后减小,而延伸率先增减小后增大。     

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。     

含球形硼粉CMDB推进剂的燃烧特性

用燃速测试、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱仪(EDS)和单幅照相技术对比研究了含球形硼粉和Al粉改性双基推进剂(CMDB)的燃烧性能、熄火表面和火焰结构。结果表明:用等质量的球形硼粉替代Al粉,可降低推进剂燃速和凝聚相热分解的剧烈程度,同时推进剂压强指数增大,凝聚相热分解放热量减少,且其熄火表面上存在大量球形硼粉及其燃烧产物熔联、凝聚形成的球状物。     

ETPE发射药与RGD7硝胺发射药燃烧性能及热行为的对比研究

用密闭爆发器实验、差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了3,3-二叠氮甲基氧丁环/3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(BAMO/AMMO)基含能热塑性弹性体(ETPE)发射药和RGD7硝胺发射药的燃烧性能及热行为。结果表明:与RGD7硝胺发射药相比,ETPE发射药燃烧时间较长,燃速较低,燃速压力指数n大于1,而RGD7硝胺发射药燃速压力指数小于1。对于RGD7硝胺发射药,RDX的熔融吸热峰(204.8℃)不明显,且分解放热峰(240℃)滞后于硝化棉/硝化甘油(NC/NG)(194℃),而ETPE发射药中poly(BAMO/AMMO)分解温度(263℃)高于RDX(240℃)。ETPE发射药和RGD7硝胺发射药的不同燃烧性能归因于发射药中主组分的不同热行为。     

螺压硝胺改性双基推进剂对机械刺激的安全性分析

为考察螺压硝胺改性双基推进剂对机械性激励的安全性,采用无溶剂螺压成型工艺制备了7种RDX含量不同的硝胺改性双基推进剂样品,依据国军标方法研究了含不同RDX的螺压硝胺改性双基推进剂的摩擦感度、撞击感度和枪击感度。结果表明, RDX的加入提高了硝胺改性双基推进剂的摩擦感度和撞击感度,同时增加了其枪击条件下的燃烧概率。     

RDX粒度对硝胺发射药力学性能及燃烧性能的影响

为研究黑索今(RDX)粒度对硝胺发射药力学性能及燃烧性能的影响,设计了RDX质量百分数为25.0%,平均粒径(D50)为30,50,150μm的3种硝胺发射药,采用摆锤式简支梁冲击试验机、落锤试验仪与密闭爆发器分别研究了其抗冲击强度、破碎情况及燃烧性能。结果表明,随着RDX粒度由150μm减小至30μm,发射药的低温(-40℃)抗冲击强度由3.46 J·cm~(-2)提高至8.99 J·cm~(-2),在落锤冲击(锤重5 kg,落高80 cm)作用下破碎度由96%降低到18%。RDX的平均粒径(D50)为30,50μm和150μm时,发射药的燃速压力指数分别为0.985、0.996和1.063。RDX粒径为30μm或50μm时,发射药u-p曲线较光滑,发射药燃烧稳定;RDX粒径为150μm时,在100~150 MPa、150 MPa~p_(dpm)的两个压力段范围内,燃速压力指数由1.125变为0.612,显示燃速压力指数存在突变,发射药燃烧不稳定。     

1,8-二羟基蒽醌铅/铜盐的合成及其燃烧催化作用

以1,8-二羟基蒽醌为原料制备了1,8-二羟基蒽醌铅(DHAAPb)和1,8-二羟基蒽醌铜(DHAACu)。采用红外光谱、元素分析及X-荧光对其结构进行了表征。研究了其对双基推进剂和RDX基改性双基推进剂(RDX-CMDB)燃烧性能的影响,结果表明,DHAAPb在低压区(2~6 MPa)能显著提高双基推进剂的燃速,催化效率达到2.0以上;并使双基推进剂在10~16 MPa压力指数降低至0.1;DHAAPb和DHAAPb/DHAACu能使RDX-CMDB 2~6 MPa下燃速提高两倍以上,在6~18 MPa压力范围内,压力指数分别降低至0.29和0.16,且均能呈现平台燃烧。