爆胶棉对浇铸高能少烟CMDB推进剂工艺和力学性能影响

采用HAAKE流变仪和单轴拉伸试验,分别研究了爆胶棉(PNC)对浇铸高能改性双基推进剂(CMDB)推进剂工艺与力学性能的影响,并用B.S.T公式计算了含PNC的推进剂的物理交联密度。结果表明,在PNC含量为0.1%~0.5%的范围内,CMDB推进剂药浆为典型的假塑性流体;其粘度-剪切速率曲线均符合Ostwald de Waele方程;PNC含量增大,CMDB推进剂药浆的表观粘度(剪切速率为1 s-1)增大,其流平性能逐渐变差,但仍具有较长的适用期,可满足推进剂工程化的工艺要求。研究还表明,在CMDB推进剂中适量增加PNC含量,可提高推进剂中的物理交联密度,改善推进剂的密实性、连续性以及粘结剂基体对填料的包覆效果,提高推进剂的高、低温(50℃和20℃)抗拉强度。     

NC/NG/AP/Al复合改性双基推进剂力学性能研究

研究了硝化棉含量、固体组分粒度级配和固化剂对NC/NG/AP/Al复合改性双基(CMDB)推进剂的力学性能的影响。结果表明,随NC含量的降低,CMDB推进剂 20℃和 50℃下的抗拉强度降低,硝化棉的质量百分含量为20%时,推进剂的伸长率出现最大值;固体组分的粒度级配对CMDB推进剂的力学性能有较大的影响,AP(96.8μm)、RDX(44.9μm)和Al(10.8μm)质量百分含量的比值为1∶1∶1时,该推进剂力学性能为最佳;硝化棉含量较少的CMDB推进剂体系,进行适度交联固化可在一定程度上提高抗拉强度,明显提高推进剂的伸长率。     

浇铸无烟CMDB推进剂流变性能

为有效调节改性双基(CMDB)推进剂(主要组分为硝化棉、硝化甘油和黑索今)的流变性能,利用HAAKE旋转流变仪研究了增塑剂、高分子增稠剂及温度对CMDB推进剂流变特性的影响。结果表明,CMDB推进剂为具有屈服应力的假塑性流体,调整增塑剂硝化甘油与吉纳的比例(m(NG)∶m(DINA)=10∶1,8∶1,6∶1),当增塑剂比例降低,CMDB推进剂粘度和屈服值增大,流动活化能减小;高分子增稠剂含量增加,CMDB推进剂粘度明显增大,流动活化能减小;温度升高,CMDB推进剂粘度减小。     

黑索今在CMDB推进剂药柱内分布规律的气相色谱研究

采用气相色谱法测定了无烟改性双基推进剂药柱在贮存过程中径向黑索今含量的分布，从而初步了解其扩散规律。     

AP/Al/CMDB推进剂表面和界面性能研究

采用动态接触角和界面张力仪研究了氮含量不同的硝化棉(NC)与不同粒度的高氯酸铵(AP)表面性能以及NC与填料之间的界面性能,研究了界面性能对含AP和铝粉(Al)改性双基推进剂(AP/Al/CMDB)力学性能的影响。结果表明,NC的氮含量越低,AP的粒度越小,它们的表面张力以及其极性分量和非极性分量愈大。同时AP的粒度越小,NC与AP间界面张力和粘附功越小;但由于界面张力减小的效应强于粘附功越小的效应,推进剂的抗拉强度仍增大。而NC氮含量愈小,NC与AP间界面张力越小、粘附功愈大,推进剂抗拉强度增强。     

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)。     

工艺参数对浇铸CMDB推进剂性能的影响

介绍了混合物料休止角、配浆捏合与固化过程中工艺参数对塑溶胶型浇铸ＣＭＤＢ推进剂性能的影响。     

高能复合改性双基推进剂的燃速特性(Ⅲ)——推进剂初始温度的影响

为探讨改变含能量的双基推进剂和ＨＭＸ／ＣＭＤＢ推进剂的燃速与推进剂初始温度的关系，利用套罩式药条燃烧器研究了其燃烧波结构。影响各种推进剂燃速与推进剂初始温度关系的物理特性量，主要是燃烧表面温度与暗区温度。双基推进剂含能量越多，燃速的温度感度越小。增加推进剂含能量和推进剂的初始温度时，燃烧表面温度增加，沸腾区的反应加速，暗区温度上升，沸腾区的温度梯度扩大，流向燃烧表面的热流束增加，从而燃速增加。ＨＭＸ／ＣＭＤＢ推进剂含能量多时燃速对温度的感度变小。增加推进剂能量并降低推进剂初始温度时，燃烧表面温度下降，沸腾区的反应减慢，暗区温度下降，沸腾区温度梯度变小，流向燃烧表面的热流束减少，从而燃速降低。     

高能复合改性双基推进剂的燃速特性(Ⅰ)——基本推进剂的燃烧特性

为明确双基推进剂每单位质量所含能量影响燃速的物理特性量，研究了燃烧波结构。利用氮气加压的套罩式燃烧器燃烧推进剂药条试样，观察了火焰，测量了火焰的温度分布。明确了最终火焰温度对燃速没有直接影响。推进剂含能量即最终火焰温度增加时，暗区的温度增加，与此同时推进剂的燃速增加。这是因为含能量增加时沸腾区的ＮＯ２气体增加，反应加速，在推进剂燃烧表面的温度梯度即热流束增加，促使燃速增加。     

改性双基推进剂的力学性能研究——一种含聚氨酯的改性双基推进剂

本文论述了改善CMDB推进剂力学性能的途径,采用PDGAHDI预聚物改善CMDB推进剂的力学性能;研究了NC/NG的比、聚酯的种类和它们的分子量、推进剂组成中预聚物的含量和制备预聚物时的R值对推进剂力学性能的影响;讨论了交联密度对推进剂力学性能的影响。本文为交联改性双基推进剂的研制提供了理论和实验的依据。     

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。     

热塑性聚氨酯弹性体对高固体含量改性双基推进剂力学性能的影响

采用动态热机械分析(DMA)和拉伸强度测试方法研究了两种热塑性聚氨酯弹性体(TPUE)对改性双基推进剂力学性能的影响,用扫描电镜从微观上分析了TPUE对推进剂力学性能的作用机理.结果表明,加入TPUE可明显改善推进剂的力学性能,增强固体填料与粘结剂体系界面间的粘接强度,减少脱湿现象,使得推进剂高温(50 ℃)及常温(20 ℃)下的延伸率增加50%以上,低温下(-40 ℃)的抗拉强度增加15%,延伸率增加16%.从自由体积增大、活化能Eαa下降解释了α松弛的变化原因.同时认为推进剂的高温力学性能与α松弛tanδ的峰强度和活化能Eαa相关,低温力学性能与β松弛tanδ的活化能Eβa或 "脆化参数"m相关.     

Bu-NENA/NC低感度双基推进剂性能研究

使用N-丁基硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)全部替代硝化甘油(NG),通过无溶剂法制备了Bu-NENA/硝化纤维素(NC)双基推进剂,并对样品的感度、热分解特性、挥发性和力学性能进行了研究。结果表明,Bu-NENA替代NG后,双基推进剂的特性落高H50由8.1 cm提高到27.1 cm,摩擦感度由94%降低到18%,机械感度大幅降低;起始分解温度和第一分解阶段峰温由120.31℃和151.54℃分别提高到144.58℃和179.47℃,均提高24℃以上;Bu-N EN A/N C双基推进剂在80,90,100℃下的挥发速率常数均低于NG/NC推进剂在对应温度下的挥发速率常数,推进剂的挥发性降低;高温(50℃)、常温(20℃)和低温(-40℃)下,Bu-N EN A/N C双基推进剂断裂伸长率均提高,尤其是低温断裂伸长率可达13.63%,是N G/N C推进剂的1.63倍。     

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。     

CMDB推进剂动态拉伸性能实验研究及微观分析

为研究改性双基推进剂(CMDB)在动态拉伸条件下的力学特性,利用分离式霍普金森实验技术(SHPB)对推进剂进行了动态实验研究。采用滤波整形技术获得了推进剂的动态拉伸载荷-时间曲线,且对实验数据可靠性进行了校验;通过粘贴在试件表面的应变片直接测得推进剂的动态拉伸应变历程。结合获得的载荷特征曲线,并基于微观结构分析讨论了加载率对推进剂材料的动态拉伸特性影响。结果表明:改性双基推进剂动态拉伸强度具有明显的加载率敏感性,其屈服强度随加载率逐渐增强;微观结构分析中发现,推进剂屈服强度表现出的加载率敏感性与应力波对其内部微观结构的破坏机理有直接的联系。     

改性双基推进剂损伤破坏研究

从连续损伤力学出发,利用Kachanov提出的损伤演化定律来表征改性双基推进剂的破坏损伤特性.利用等速力破坏试验拟合损伤方程参数,利用损伤方程计算了等速位移下的损伤过程,进行了等速位移破坏试验,利用建立的损伤演化模型计算等速位移拉伸时的损伤演化过程.结果表明,起初损伤为0,损伤缓慢增长,力值达到某一程度时损伤迅速上升直...     

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。