含DAATO_(3.5)的CMDB推进剂能量特性

采用NASA–CEA软件,在标准条件(p_c:p_a=70:1)下计算了含N–氧化–3,3'–偶氮双(6–氨基–1,2,4,5–四嗪)(DAATO_(3.5))的复合改性双基(CMDB)推进剂的能量性能。采用推进剂爆热实验,对含DAATO_(3.5)的CMDB推进剂的能量性能进行了验证。理论计算表明:用DAATO_(3.5)替换配方中的奥克托今(HMX),推进剂的理论比冲、特征速度、燃烧温度、氧平衡、燃气平均相对分子质量均呈现规律性的降低;将DAATO_(3.5)与六硝基六氮杂异伍兹烷(CL–20)和Al粉等高能添加剂配合使用,可在利用DAATO_(3.5)高燃速特性的同时保证推进剂的能量水平,并为推进剂综合性能调节提供较大的空间;含m(DAATO_(3.5)):m(CL–20)=3:8的混合添加剂的推进剂的能量水平与含HMX的相当,但混合添加剂可有效改善配方体系的氧平衡;Al粉可显著增加配方体系的能量水平,但其质量分数不能超过20%。推进剂爆热实验结果表明,推进剂的爆热随DAATO_(3.5)含量的增加逐步降低。用DAATO_(3.5)全部取代HMX(质量分数30%)时,推进剂的爆热降低8.3%。     

AlH_3固体推进剂能量性能的理论研究

根据最小自由能原理,利用ramj能量计算软件研究了AlH_3对Al相对含量、CL–20(六硝基六氮杂异伍兹烷)对AP(高氯酸铵)相对含量和黏合剂体系增塑比等因素对AlH_3固体推进剂能量性能的影响规律。结果表明:当推进剂其他组分含量一定时,随AlH_3对Al相对含量的提高,推进剂的氧系数、理论比冲升高,但密度、燃温和燃气平均相对分子质量降低;随CL–20对AP相对含量的增加,推进剂的密度和理论比冲升高,但氧系数和燃气平均相对分子质量降低,燃温先升高后降低;随黏合剂体系增塑比的提高,推进剂的氧系数、密度、理论比冲、燃温和燃气平均相对分子质量均增加。在上述影响规律的基础上,通过系统计算,发现当推进剂配方的w(含能固体)为72%,黏合剂体系增塑比为2.8,推进剂理论比冲≥2 744 N·s/kg时,推进剂的密度随w(Al+AlH_3)的增加先增加后降低,并在w(Al+AlH_3)为19%时达到最大值1.759 g/cm~3。此外,提高配方含能固体含量或提高黏合剂体系增塑比可进一步提高推进剂的最大密度。     

二硝基胍在固体推进剂中的能量性能分析

为考察新型含能化合物二硝基胍(DNGu)对固体推进剂能量性能的影响,采用能星5.0版程序,模拟计算了DNGu替换CMDB(复合改性双基)、HTPB(端羟基聚丁二烯)推进剂中的AP(高氯酸铵),替换NEPE(硝酸酯增塑剂聚醚)、GAP(聚叠氮缩水甘油醚)推进剂中的主氧化剂AP和次级氧化剂HMX(环四亚甲基四硝胺)后体系的能量效果。结果显示:DNGu单质推进剂平衡流比冲比ADN(二硝酰胺铵)、AP要高得多;DNGu对4种推进剂配方体系能量贡献均优于AP,如果设计合适的配方体系,DNGu对CMDB推进剂能量贡献超越ADN;DNGu作为GAP推进剂中主氧化剂时,能量水平高于AP,作为次级氧化剂时,能量水平低于HMX;DNGu作为NEPE推进剂主氧化剂时,理论比冲存在最大值,替换HMX作为次级氧化剂时,理论比冲降低。     

CL-20基高能低特征信号推进剂性能初探

开展了CL－20含量对推进剂能量性能、安全性能、燃烧性能的影响研究,研究结果表明：随着CL－20含量增加,推进剂理论比冲、密度、爆热增加,推进剂药浆、药块机械感度（冲击感度和摩擦感度综合考虑）增加,推进剂的燃速增加,含CL－20的推进剂配方的静态压强指数均低于不含CL－20的推进剂配方的压强指数。CL－20含量相同时,以NG／TEGDN为增塑剂的推进剂压强指数与以NG／BTTN的相当。     

无铝低燃速NEPE推进剂的燃烧性能

采用水下声发射法测定了无铝低燃速NEPE推进剂的燃速,研究了增塑剂种类、高氯酸铵(AP)与奥克托今(HMX)含量、AP粒度级配以及降速剂对无铝NEPE推进剂燃烧性能的影响。结果表明,通过选择合适的增塑剂、调整AP/HMX的相对含量、AP粒度级配以及采用有效的降速剂可使推进剂基础配方在3.5MPa下静态燃速达到4.0~5.5mm/s,2~5MPa下静态压强指数可降至0.30以下;NEPE推进剂燃烧时,NO2的生成速度越慢或NO2的含量越低,则推进剂的燃速越小,反之则越高。     

高能推进剂NEPE组分PEG与铝颗粒模型的分子动力学模拟

在COMPASS力场下,对高能推进剂NEPE组分PEG／Al球型包覆模型进行了分子动力学模拟。以预测PEG／Al模型结构的静力学性能和界面结合能。模拟结果得出PEG／Al的力学性能（拉伸模量、泊松比、体积模量、剪切模量）及其界面结合能,这对NEPE推进剂体系的进一步研究奠定了理论基础,从而为在推进剂中固体颗粒与黏结剂的脱粘研究提供一定的理论依据。     

CL-20含量及其粒度级配对NEPE推进剂燃烧性能的影响

采用静态与水下声发射法测试了CL-20含量及其粒度级配对NEPE推进剂燃速与压强指数的影响;采用DSC与TG-IR联用研究了CL-20对NEPE推进剂热分解行为的影响。结果表明,随着CL-20质量分数由42%增至50%,推进剂燃速与压强指数上升,燃烧效率提高,表明CL-20氧化能力高于GAP/硝酸酯含能黏合剂体系;随着CL-20/HMX、CL-20/Al质量比增高,推进剂燃速上升,燃烧效率上升;CL-20对推进剂燃速和压强指数的贡献高于HMX;随着CL-20/AP质量比增高,CL-20/AP混合体系分解产物氧化能力降低,燃烧反应速率降低,燃速降低;CL-20粒度级配对NEPE推进剂燃烧行为影响显著,当CL-20的粒径(d50)在5~50μm时,随着细粒度CL-20含量增高,推进剂燃速与燃速压强指数下降;当体系中存在超细粒度CL-20(d50=500nm)时,推进剂燃速与燃速压强指数随着超细粒度CL-20含量的增加而有所增加,4种粒度CL-20对NEPE推进剂燃速的贡献顺序为:粗粒度>中粒度>超细粒度>细粒度。     

AP/Al/SMX/HTPB四组元推进剂能量特性的理论研究

采用推进剂性能评估软件(PEP),计算和比较了2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四硝酸酯(SMX)和HMX取代高氯酸铵/铝粉/丁羟黏合剂(AP/Al/HTPB)推进剂中AP对配方能量性能的影响。用高温化学平衡计算代码模拟计算了AP/Al/SMX/HTPB和AP/Al/HMX/HTPB复合固体推进剂的能量和标准发动机工作过程。结果表明,与HMX相比,SMX能在更大的配比范围内提高HTPB推进剂的能量水平。在质量分数14%HTPB、18%Al的配方中,SMX能有效将推进剂的平衡流比冲提高到2 622.5N·s/kg,比HTPB三组元能量优化配方高27.5N·s/kg。在质量分数14%HTPB、15%Al的配方中,SMX取代AP后,比冲最高可达2 634.2N·s/kg,比HTPB三组元能量优化配方高39.2N·s/kg。在质量分数15%Al、HTPB质量分数为12%和10%的配方中,SMX质量分数可分别达到45%和65%;最高比冲可分别达到2 652.9和2 679.3N·s/kg,比HTPB三组元能量优化配方分别高57.9和84.3N·s/kg。在不含Al或Al含量很低的配方中,SMX可取代全部AP。     

含CL-20的NEPE固体推进剂的性能

用高能氧化剂六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)部分代替NEPE推进剂基础配方中的RDX,研究了CL-20含量、粒度大小对NEPE推进剂能量性能、燃烧性能、力学性能的影响规律。结果表明,在低铝含量NEPE推进剂中加入CL-20后,比冲可提高约54N.s/kg;加入CL-20后,NEPE推进剂在各压力点下的燃速明显比含RDX的NEPE推进剂燃速高,但压力指数差别不大;随着CL-20粒度的增加,燃速呈现先增后降的趋势,在105~125μm时达到最大值,燃速压力指数则表现为先降后增的趋势,105~125μm时最低,最低值为0.423;随CL-20粒径的变化,NEPE推进剂的力学性能有大幅度的变化,粒径为125~154μm时,其综合力学性能最佳。     

低铝含量NEPE推进剂燃烧性能研究

研究了铝粉含量为8％的NEPE推进剂。采用配浆浇铸法制备推进剂，并用恒压静态燃速仪测试了推进剂的燃烧性能。考察了NG／DEGDN的比例、AP粒度、HMX粒度对燃速及燃速压力指数的影响。发现增大NG／DEGDN的比例、减小AP粒径或增加细粒度AP含量，将提高NEPE推进剂的燃烧速度，压力指数升高；而HMX粒度降低，NEPE推进剂燃速降低，压力指数降低；不同来源的PbCO3对NEPE推进剂燃烧性能影响很大。     

NEPE推进剂中聚氨酯的热分解行为

采用ＴＧ和ＤＳＣ两种热分析方法研究了ＮＥＰＥ推进剂中各种填料和助剂对聚醚聚氨酯粘结剂热分解行为的影响。     

Infrared Irradiance Reduction in Minimum Smoke Propellants by Addition of Potassium Salt

One of the plume characteristics of minimum smoke propellant is the infrared (IR) radiation signature, which may be useful for detection of rocket. The IR irradiance is known to be reduced by afterburning suppression in rocket plume by addition of potassium salt in propellant. The minimum smoke propellant with nitrate ester polyether (NEPE) binder system and nitramine oxidizers was researched for the afterburning and IR irradiance difference according to the content of potassium salt as afterburning suppressant in propellant formulation. The propellants were formulated to satisfy the level of AGARD smoke class AA and potassium sulfate was selected as afterburning inhibitor suitable for NEPE propellant. The afterburning flame length and mid‐range IR intensity were measured, while conducting static firing tests of 6 inch (15.24 cm) standard rocket motors loaded with minimum smoke propellants of the different contents of potassium sulfate. The total IR irradiance of HMX/RDX propellant with 1.1 % potassium sulfate was reduced to about 23 % compared to the propellant without afterburning suppressant due to the inhibition of afterburning. Also, the total IR irradiance of the HNIW (30 %)/RDX propellant was found to be almost three times more than that of the HMX/RDX propellant although the content of potassium sulfate was the same of 1.1 % in both propellants.     

3,3′-二硝基氧化偶氮呋咱的合成及性能

以3，4－二氨基呋咱为起始原料合成无氢含能化合物3，3′－二硝基氧化偶氮呋咱（DNOAF），利用IR、NMR、MS和元素分析鉴定了其结构。通过计算得出，DNOAF的标准生成焓为640kJ/mol，爆速D＝9390m/s，爆压Pcj＝40．5GPa。按照以20％DNOAF取代NEPE推进剂中的HMX计算，复合推进剂的比冲为269．2s^－1（以HNIW取代则为268．7s^－1）。     

纳米氧化铅为燃烧催化剂的应用研究

运用红外光谱法研究纳米氧化铅对 HMX固相热分解的影响 ,通过静态靶线法燃速测试仪考察纳米氧化铅在推进剂中的实际应用效果。红外谱峰的变化表明 :氧化铅对 HMX的固相热分解直接起催化作用。通过纳米氧化铅在 NEPE推进剂中的实际应用效果表明 :纳米氧化铅可有效的降低 NEPE推进剂的燃速压力指数。     

星型PAO黏合剂在NEPE推进剂中的应用

星型PAO作为一种新型高能固体推进剂用黏合剂,其特有的3星或4星结构,能提高NEPE推进剂交联网络的交联比例,且交联点间有较长的柔韧结构,能充分抵抗拉长和撞击的破坏,可有效改善NEPE推进剂的力学性能,并在一定程度上降低推进剂的感度。文中主要对星型PAO的结构特点及其在NEPE推进剂中的应用情况进行了评述和总结。     

含1,1–二氨基–2,2–二硝基乙烯推进剂的能量特性参数计算研究

利用国军标方法及CAD系统软件,在标准条件(pc∶p0=70∶1)下,计算了含1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的各类推进剂的能量特性参数,分析了氧化剂(AP、RDX、CL-20)及黏合剂(HTPB、PET、GAP、PBAMO)等成分对FOX-7推进剂能量特性的影响。结果表明,将AP加入HTPB/FOX-7推进剂配方中取代FOX-7可有效改善氧条件,有利于推进剂能量的提高。在黏合剂含量较低(质量分数<8%)的推进剂体系中,使用惰性黏合剂有利于提高推进剂的能量;而在黏合剂含量较高(质量分数>10%)的推进剂体系中,使用含能黏合剂提高推进剂能量的幅度优于惰性黏合剂,且GAP优于PBAMO。用FOX-7取代NEPE推进剂中的AP,推进剂最大理论比冲可达2 567 N.s/kg。由GAP/FOX-7/RDX组成的无烟推进剂,在很宽的范围内都可以达到2 400 N.s/kg以上的理论比冲值。     

高能固体推进剂用粘合剂的研究进展

较为系统的从双基推进剂、复合固体推进剂、改性双基推进剂和NEPE推进剂等方面综述了其所用粘合剂的种类及其研究发展概况。介绍了当今新型含能粘合剂的类别和发展状况,并根据目前推进剂的发展要求,指出其粘合剂的发展趋势是含能化的热塑性弹性体。     

少烟NEPE推进剂的表面和界面性能

根据表面和界面化学原理,应用动态接触角测量仪和表面-界而张力仪测试了少烟NEPE推进剂的黏合剂体系(PNT)、填料(HMX、AP和Al粉)和键合剂的表面和界面性能.结果表明,填料(HMX、AP和Al粉)与黏合剂体系(PNT)的界面张力(γsl)大小顺序为:γAl/PNT＜γAP/PNT＜γHMX/PNT,填料与黏合剂体系的黏附功(Wa)大小顺序为:Wa(Al/PNT)＞Wa(HMX/PNT)＞Wa(AP/PNT);键合剂能够自发吸附和分散在推进剂的填料(HMX、AP和Al粉)表面和黏合剂体系中;在推进剂制备过程中,键合剂吸附于填料表面形成的界面能够稳定保持在黏合剂体系中;键合剂能明显提高推进剂的强度和模量,改善填料颗粒与黏合剂体系的界面粘结性能,这与表面性能测试结果一致.     

高相对分子质量聚氧乙烯醚四元醇的分析表征及在PU弹性体中的应用研究

高相对分子质量聚氧乙烯醚四元醇作为一种新型高能固体推进剂用黏合剂，能较大幅度提高NEPE推进剂的力学性能。用凝胶渗透色谱、红外光谱、核磁共振、示差扫描量热等分析手段对合成的数均相对分子质量为24000～32000的聚氧乙烯醚四元醇进行了表征。并进行了高相对分子质量聚氧乙烯醚四元醇在聚氨酯（PU）弹性体中的应用研究，高相对分子质量聚氧乙烯醚四元醇能提高PU弹性体和NEPE推进剂的力学性能，且随其相对分子质量的增加，PU弹性体和NEPE推进剂的力学性能也相应提高。