含微粒和粗粒高氯酸铵的硝铵/高氯酸铵推进剂的燃烧特性

硝铵系复合推进剂作为不污染环境的推进剂引起关注,不过硝铵系推进剂有点火性和燃烧性能恶化的缺点.而高氯酸铵系推进剂的点火性和燃烧性能虽好,但燃烧时释放氯化氢等污染环境,因此选择了有可能弥补上述推进剂缺点的硝铵/高氯铵系推进剂.由于高氯酸铵系推进剂的燃速受其粒径的控制,所以硝铵/高氯酸铵系推进剂的燃速也会受高氯酸铵粒径的影响.试验中采用了3 μm微粒高氯酸铵和180 μm的粗粒高氯酸铵,探讨了硝铵/高氯酸铵系推进剂的燃烧特性.     

AP颗粒尺度对复合底排推进剂燃速的影响

为了解复合底排推进剂中AP氧化剂的含量及AP颗粒的大小对推进剂表观燃速的影响,利用一种综合燃烧模型,通过对燃烧过程的简化,计算了AP氧化剂不同粒径尺寸对底排推进剂燃速的影响,并和实验结果进行了比较.在此基础上,对不同AP含量的底排推进剂燃速进行了预测计算.结果表明,AP含量越高,底排推进剂的燃速越大;AP颗粒尺寸与底排推进剂燃速是非线性、非单调变化的关系.当AP粒径小于150μm时,AP颗粒尺寸越大,推进剂燃速越低;但AP粒径等于200μm时的推进剂燃速略高于150μm时的燃速.     

日本的复合高燃速推进剂研究

为提高推进剂的燃速 ,试制了 11种复合推进剂试样 ,评价了其基本点火燃烧特性与压缩强度。以硝酸三铵基胍 (TAGN)为氧化剂、氢化硼化合物为燃料和燃烧催化剂 ,并在粘合剂中添加高分子量聚己内酰铵为组分的试样在密闭弹式容器中进行燃烧试验。结果在压力 49MPa时取得 5 4m/s的燃速 ,在压力为 98MPa时取得92m/s的燃速。以该值为标准与典型的M30三基发射药燃速比较约提高 110 0倍。而且在该压力范围的同组分其压力指数为 1。另外根据克鲁普 (Krupp)着火点试验结果明确了该组分与M30相比 ,热感度较低 ,具有使用安全性能。     

含快燃物ACP丁羟推进剂高压燃烧特性和常压火焰结构

为了研究水合-四-(4-氨基-1,2,4-三唑)高氯酸铜(ACP)对推进剂燃烧特性的影响,利用高压燃速测定系统研究了ACP对丁羟推进剂3～29 MPa压力范围内燃速的影响;收集推进剂在不同压力(3,10,20 MPa)下的燃烧产物,分析了ACP对燃烧产物化学组成的影响;采用显微高速摄像系统获取了推进剂的燃烧火焰和燃烧表面,对燃烧熄火表面及组分进行了研究。结果表明,在丁羟推进剂中添加ACP可大幅提高燃速,添加5%ACP可使推进剂29 MPa下的燃速提高84.8%,9～11 MPa为不稳定燃烧压力区。燃烧压力3 MPa的完全燃烧产物中活性铝含量为16.22%。推进剂在0.1 MPa燃烧时,存在粒径约100μm的粒子被燃烧气流从燃烧表面带入到气相区中分解燃烧的现象,熔铝粒子在燃烧表面无明显团聚。添加ACP使燃烧表面不规则程度增加。     

少烟富燃复合推进剂低压燃烧特性（英）

在0.1MPa到1MPa的低压范围内,实验研究了一系列特定的HTPB/AP富燃复合固体推进剂的燃烧特性。研究表明：高压、高AP浓度和较小的AP粒子尺寸能促进稳定燃烧,提高燃速和燃烧效率,降低点火温度。加入亚铬酸铜（CC）作为增速剂能提高整个压力范围内的燃速,加入6%CC可降低推进剂点火温度16%,燃烧效率可达96%,而没有添加CC的推进剂配方燃烧效率为31%~73%。研究表明,在极低的压力下Vieille燃速公式对此系列推进剂仍然适用。     

ADN/GUDN双氧化剂对NEPE固体推进剂燃烧性能的影响

设计并制备了含N?脒基脲二硝酰胺盐(GUDN)和二硝酰胺铵(ADN)的硝酸酯增塑聚醚(NEPE)固体推进剂样品,测试了推进剂的燃烧性能(燃速和压强指数)、燃烧火焰结构和燃烧波温度分布,并与不含GUDN和ADN的推进剂性能进行对比。结果表明,GUDN/ADN双氧化剂对NEPE推进剂的燃烧性能有明显的影响,推进剂配方中添加ADN可提高推进剂的燃速和压强指数,含15%、20%和22.5%的ADN替换高氯酸铵(AP)可使推进剂在7.0MPa下的燃速提高25.30%、36.76%和47.69%,GUDN使推进剂在7.0 MPa下的燃速降低18.97%,而压强指数在1～15 MPa提高12.04%,而且在不同压力下含双氧化剂的NEPE推进剂的燃烧火焰结构呈多火焰结构,而且火焰的亮度随着压强的增大而变亮。     

粗AP形貌缺陷对丁羟推进剂燃烧和力学性能的影响

为了探索粗高氯酸铵(AP)晶体表面缺陷对丁羟推进剂(HTPB)燃烧和力学性能的影响,用扫描电镜(SEM)观察了40~60目(Ⅰ型)、100~140目(Ⅲ型)两种粗AP的晶体形貌,分析了粗AP形貌缺陷对HTPB推进剂燃速、压强指数以及力学性能的影响。结果表明,粗AP晶体形貌对HTPB推进剂低压强段(3~12MPa)的燃速和压强指数影响较小,对HTPB推进剂高压强段(12~20 MPa)燃速和压强指数影响显著。当粗AP晶体表面形貌存在缺陷时,高压强段燃速从11.27~13.93 mm·s~(-1)变化范围扩大到11.28~16.35 mm·s~(-1),其压强指数也从0.40提高至0.70。结果显示,粗AP形貌缺陷对HTPB推进剂力学性能影响较小。     

高固体含量丁羟推进剂性能研究

为进一步提高HTPB推进剂的能量水平,从理论和实验两个方面研究了固体组分含量对HTPB推进剂的能量性能、燃烧性能和力学性能的影响。结果表明,随固体含量的增加,推进剂理论比冲增加,当固体含量为90%(高氯酸铵37%、黑索今36.6%、铝粉17.4%)时,其理论比冲可达270.62s;高氯酸铵43%、黑索今30%、铝粉17%时,燃速压力指数约为0.34,-40℃时的最大延伸率为48%。当固体含量为88%(高氯酸铵48%、黑索今23%、铝粉17%)时,调节HTPB推进剂配方填料粒度及级配,燃速可从7.0MPa下的7.0mm·s-1提高至10.9mm·s-1,燃速压力指数相当(约为0.4),20℃时的最大延伸率可达74%。     

镍粉对RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响

研究了不同粒径(1μm、3μm、5μm)与含量的镍粉对RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响。燃速测试结果表明:镍粉能有效提高RDX-CMDB推进剂的燃速。1~10MPa下,添加1.5%的3μm镍粉的RDX-CMDB推进剂燃速最高。火焰结构照片显示RDX-CMDB推进剂体系中加入镍粉,燃烧火焰面积大大增加,且降低了暗区厚度。1MPa下的燃烧波温度分布曲线结果显示镍粉的加入对推进剂的燃面温度无较大影响,但是绝热火焰温度大幅度地提高。     

AP/HTPB推进剂微尺度燃烧特性的数值分析

为研究高氯酸铵/端羟基聚丁二烯(AP/HTPB)固体推进剂颗粒的微尺度燃烧特性,基于气固耦合,采用简化的两步总包化学反应动力学机理,建立了二维周期性三明治定常燃烧模型,采用FLUENT软件,数值分析了AP/HTPB的微观燃烧特性。结果表明,AP体积分数为0.75条件下,低压(0.4 MPa)时,AP/HTPB燃烧的总体火焰以预混燃烧为主,AP燃速低于HTPB燃速,随着压力升高,大于2.5 MPa时,火焰呈扩散结构,AP燃速高于HTPB燃速;压力越高,气相对固相的热反馈越强,耦合面上的温度和燃烧速率越高。气相的体积释放速率随着压力的增加而增加,放热区域收缩,相连的两个放热核心区分裂为两个独立的放热核心区。当燃烧压力不变(2.5 MPa),AP体积分数为0.7~0.95时,AP含量越小,则一个周期三明治单元中粘合剂HTPB的宽度相对越大,火焰面趋于分裂为两个狭长带状火焰面,温度随之递增。     

GAP贫氧推进剂的燃速特性

用药条燃烧器评价了以缩水甘油叠氮聚醚（GAP）为主要成分的贫氧推进剂燃速特性，在该贫氧推进剂中添加少量高氯酸铵（AP）时燃速略有下降，添加AP和铁化合物时，在低压区燃速增加，在燃速调节剂有效的低压区，AP的粒度越小燃速越高，添加AP和铁化合物时，在低压区燃速增加的同时，燃速的压力指数变小，而且燃速的温度敏感度也下降。     

碳纳米管对AP/CMDB推进剂燃烧性能和力学性能的影响

为了改善溶剂压伸法制备的高氯酸铵/复合改性双基(AP/CMDB)推进剂的燃烧性能和力学性能,采用差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了碳纳米管(CNTs)对AP/CMDB推进剂主要组分热分解性能及AP/CMDB推进剂微观结构的影响,测试了含质量分数为0.1%、0.3%和0.5%CNTs的AP/CMDB推进剂的燃速和抗冲强度。结果表明,CNTs可以有效催化AP的热分解,使AP低温分解峰消失,高温分解峰温提前39.9℃,但对NC/NG双基组分的热分解影响不大;CNTs可以改善AP/CMDB推进剂的微观结构,添加0.5%CNTs的推进剂中无明显微裂纹;CNTs可以有效改善AP/CMDB推进剂的燃烧性能和力学性能,随着CNTs含量的增加,推进剂的燃速提高、压强指数降低,推进剂的抗冲强度增大;添加0.5%CNTs的AP/CMDB推进剂10 MPa下燃速为61.19 mm·s~(-1),10~22 MPa压强指数为0.51,-40℃下的抗冲强度为5.55 kJ·m~(-2)。     

降低丁羟高燃速推进剂机械感度研究

为了降低丁羟高燃速推进剂机械感度,考察了液体二茂铁燃速催化剂(EMT)含量、氧化剂高氯酸铵(AP)粒径及配比等对丁羟高燃速推进剂机械感度的影响,并通过差示扫描-热重(DSC-TG)热分析研究了AP/EMT体系热分解特性与机械感度的相关性。结果表明,细AP含量增加或细AP粒径减小时,推进剂药浆的摩擦感度和撞击感度均呈增加趋势;EMT提高了AP的高温分解反应速率常数和分解热,是含EMT的高燃速推进剂机械感度升高的微观原因,降低EMT含量,可以降低推进剂的机械感度;胺盐类降感剂GZJ-01和导电态聚苯胺降感剂DBJ-01对降低丁羟高燃速推进剂的机械感度无协同效应;细AP包覆和采用铜盐燃速催化剂(GRCJ)取代EMT均可以降低丁羟高燃速推进剂的机械感度。     

ADN/GUDN 双氧化剂对NEPE 固体推进剂燃烧性能的影响（英）

设计并制备了含N?脒基脲二硝酰胺盐（GUDN）和二硝酰胺铵（ADN）的硝酸酯增塑聚醚（ NEPE）固体推进剂样品,测试了推进剂的燃烧性能（燃速和压强指数）、燃烧火焰结构和燃烧波温度分布,并与不含GUDN和ADN的推进剂性能进行对比。结果表明,GUDN/ADN 双氧化剂对NEPE推进剂的燃烧性能有明显的影响,推进剂配方中添加ADN可提高推进剂的燃速和压强指数,含15%、20%和22.5%的ADN替换高氯酸铵（AP）可使推进剂在7.0MPa 下的燃速提高25.30%、36.76%和47.69%,GUDN使推进剂在7.0MPa下的燃速降低18.97% ,而压强指数在1~15MPa提高12.04%,而且在不同压力下含双氧化剂的NEPE推进剂的燃烧火焰结构呈多火焰结构,而且火焰的亮度随着压强的增大而变亮。     

高氯酸铵系复合推进剂的摩擦感度

用热化学分析及热解质量分析探讨了高氯酸铵(AP)系复合推进剂的摩擦感度。研究表明,为增加燃速采用的燃烧催化剂有增大摩擦感度的特性。从热电偶测出的推进剂燃烧波的温度分布得出了摩擦感度与燃面温度的关系。促进AP分解的催化剂虽有增加摩擦感度的特性,但落锤冲击感度试验表明,它对冲击感度没有影响.     

FOX-7对NC/TMETN基低敏感无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响

采用燃速-靶线法研究了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的含量、粒度及不同铅盐/铜盐/炭黑三元复合燃烧催化剂对硝化棉/三羟甲基乙烷三硝酸酯(NC/TMETN)低敏感无烟螺压改性双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,随着NC/TMETN基推进剂配方中FOX-7含量的增加,燃速先上升后下降,当FOX-7含量为25%时,可将基础配方10 MPa下的燃速由5.87 mm·s^-1提高至14.90 mm·s^-1,当FOX-7含量由25%增至30%时,10 MPa下的燃速由14.90 mm·s^-1降至12.78 mm·s^-1,FOX-7含量由5%增加至30%时,6~16 MPa下的压力指数由0.97降至0.60;用等量细颗粒的FOX-7取代粗颗粒时,可使推进剂10 MPa下的燃速降低1.16 mm·s^-1,使推进剂6~14 MPa各压力区间的压力指数增大;B-Pb/B-Cu/CB催化剂可以将NC/TMETN/FOX-7基改性双基推进剂10 MPa下燃速由未加催化剂时的14.90 mm·s^-1提高至18.65 mm·s^-1,6~16 MPa下的压力指数由未加催化剂时的0.63降至0.35。     

含燃速调节剂的AP/HTPB推进剂的燃烧特性

研究了Fe_2O_3、亚铬酸铜(CC)、LiF和CaCO_34种燃速调节剂及含有这些添加剂的推进剂的负压火焰.在负压下存在一个暗区,该区随压力下降和AF粒径变小而变厚。加有FEe_2O_3的推进剂存在一个没有气相火焰的发烟表面。含有燃速催化剂在负压下燃烧所得积烟表明:重燃料分子随AP粒子变细而下降.加入Fe_2O_3或CC.低压爆燃限降低.而加入LiF和CaCO_3则增加。当LiF和CaCO_3高于一定含量时.减小AP粒径会进一步降低燃速.低于一定含量时会起增速作用,直到某一压力时,则又降速。添加剂类型不同会影响燃烧表面形态发生变化的压力。     

含CL-20的NEPE推进剂的燃烧性能

以CL-20、AP、Al粉和燃烧催化剂逐项添加的方式设计了递进配方[NB(PEG/NG/N-100/C2),NB/CL-20,NB/CL-20/AP,NB/CL-20/AP/Al,NB/CL-20/AP/Al/Ct],研究了含CL-20的NEPE推进剂的燃速特性及CL-20、AP、Al粉和燃烧催化剂对推进剂燃烧性能的影响,并与含RDX的NEPE推进剂的燃烧性能进行了比较。实验结果表明:CL-20取代RDX-NEPE推进剂中的RDX可使推进剂燃速大幅提高,但含CL-20的NEPE推进剂的压力指数高于含RDX的NEPE推进剂,且难以降低;AP质量百分含量为70%的NEPE推进剂NAP的燃速在4～10MPa范围内呈现一平台。将AP加入到含RDX的NEPE推进剂中和含CL-20的NEPE推进剂中能改善推进剂的氧系数,提高燃速,降低压力指数;高燃烧热的Al粉部分取代CL-20,在提高含CL-20的NEPE推进剂的燃速上,具有与CL-20相同的效果;催化剂PbCO3与Pb(NTO)2.H2O降低了含CL-20的NEPE推进剂的压力指数。     

PGN/ADN推进剂的燃烧性能

采用靶线法在3.0～15.0MPa压强范围内,研究了固含量、铝粉含量、二硝酰胺铵(ADN)的粒径及含量、燃速调节剂及热稳定剂对PGN/ADN推进剂燃烧性能的影响。结果表明,ADN的粒径(450μm,450～900μm)和含量(0%～30%)增加时,PGN/ADN推进剂的燃速和压强指数均适当增加;改变Al粉含量,PGN/ADN推进剂的燃速和压强指数均无明显变化;添加适量(0.5%)燃速调节剂Fe2O3可增加推进剂的燃速并降低压强指数,添加适量(0.5%)燃速调节剂草酰胺可有效降低压强指数。添加适量稳定剂(1%)2-硝基二苯胺(2-DNPA)和N-甲基-4-硝基苯胺(MNA)可以使推进剂的压强指数分别由0.49降低到0.34和0.40。     

RDX/AP基复合推进剂的点火与燃烧特性

研究了在高氯酸铵(AP)基复合推进剂中添加硝胺类黑索今(RDX)对点火滞后时间的影响.在AP基复合推进剂中添加RDX时,燃速均匀下降而点火滞后时间急剧增加。RDX浓度对物理点火滞后时间无影响,而使化学点火滞后时间增加,从而增加了总点火滞后时间。