HAN基凝胶发射药的性能

为了研究一种HAN基凝胶发射药的性能,以硝酸羟胺(HAN)为主氧化剂,硝酸铵(AN)为辅助氧化剂,聚乙烯醇(PVA)为凝胶剂,在水介质中通过"冷冻-解冻-冷冻"工艺制备.HAN基凝胶发射药.以表观现象的不同来表征PVA的性能对凝胶成型的影响;通过密闭爆发器实验评价该发射药的燃烧性能;通过气相色谱测试燃气组分析,评价该发射药燃烧的清洁性.试验结果表明:HAN凝胶发射药点火延滞期长,点火困难,采用单基发射药薄片包裹凝胶体有利于点火;随着HAN含量增加,氧平衡的提高,燃气中CO含量明显降低,因此该凝胶发射药具有洁净燃烧的特征.     

硝酸羟胺水凝胶的贮存性能

采用聚乙烯醇(PVA)作为凝胶剂制备了硝酸羟胺(HAN)水凝胶,并开展了长贮实验研究其贮存性能.结果表明,敞开体系下HAN水凝胶长贮后有液体析出,析出液中含HAN,而在温度40℃以下密封长贮后无液体析出,燃烧性能变化不明显.因此,HAN水凝胶应密封贮存且贮存温度不超过40℃.     

硝酸羟胺基绿色推进剂研究进展

硝酸羟胺（HAN）基推进剂具有能量高、安全钝感和燃烧产物绿色无毒等优点,在推进系统连续启动和推力调节等操作方面具有一定优势。综述了HAN基液体推进剂、HAN基凝胶推进剂和HAN基固体推进剂的配方组成、分解特性、点火燃烧性能及相关的应用技术状况。提出了今后的研究重点：制备HAN基液体推进剂用高性能催化剂床,同时发展电点火为可靠点火方式;改善HAN基凝胶推进剂点火性能,加快工程化应用;探究HAN基固体推进剂燃熄可控机理,突破大规模推进系统应用瓶颈。     

电场效应对硝酸羟胺离子间相互作用影响的密度泛函研究

为了研究硝酸羟胺基推进剂电点火过程中的电场效应对推进剂的影响,采用DFT-B3LYP/6-311++G(d,p)方法,对硝酸羟胺的几何构型进行优化。通过自然键轨道分析揭示了氢键作用的本质。对构型形成过程中H原子转移进行了理论研究。在-0.005~0.005a.u.外电场强度下计算了H原子转移的过渡态构型和活化能垒,并对氢键作用的键长、结合能以及能级分布随电场的变化进行了计算。结果表明,随着正向电场的增强,H原子转移活化能垒逐渐减小,有利于硝酸羟胺构型的形成。硝酸羟胺氢键作用键长缩短,键的强度增强。结合能增加,硝酸羟胺的稳定性增强。点火过程中的电场效应对硝酸羟胺的极化或者电离产生负面影响,不利于推进剂的点火。     

电控固体推进剂的点火、燃烧及熄灭特性研究进展

电控固体推进剂（electrically controlled solid propellant,ECSP）具有多次点火和燃速可控的特性,可广泛应用于从微观到宏观的推进系统。本文总结了国内外以硝酸铵、硝酸羟胺和高氯酸盐为氧化剂的ECSP的研究概况,重点综述了硝酸羟胺基ECSP和高氯酸盐基ECSP点火、燃烧及熄灭特性的研究进展,分析了电压、压强以及金属添加剂对ECSP燃速调节的影响规律,并讨论了电能在ECSP点火和燃烧过程的作用机制。同时为未来深入研究ECSP点火、燃烧及熄灭机理提出参考建议：开展ECSP固相和气相化学反应机理研究,建立点火、燃烧及熄灭模型和反应机理框架;系统研究电极排布和电极构型对ECSP燃烧效率的影响以及ECSP配方与导电性能之间的关系,寻求改善电极和推进剂界面电阻的方法。优选高性能ECSP配方,完善ECSP燃烧反应机理及燃速调节机制,提高ECSP压强阈值,是电控固体火箭发动机设计、应用和性能调控的关键。     

含能纤维素凝胶推进剂体系燃烧特征与稳定性

以羧甲基纤维素甘油醚硝酸酯(CMNGEC)为含能胶凝剂,通过配方设计,得到多组分凝胶推进剂体系。采用平板燃烧测试、热重-微商热重和差示扫描量热法,高速离心稳定性实验分析了新型凝胶推进剂体系的燃烧火焰特征、燃烧残渣量与体系稳定性。结果表明,CMNGEC凝胶推进剂体系燃烧具有周期性的膨胀、破裂、喷射及胶凝剂燃烧四个过程,燃烧残渣比Si O2凝胶推进剂体系少,其热分解可分成液体组分挥发、CMNGEC热分解和高氯酸铵热分解三个阶段。当CMNGEC胶凝剂含量达到3%,凝胶推进剂体系在670,2000,7000 g高速离心30 min条件下稳定,液体析出率均小于1%。     

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。     

硝酸肼及硝酸肼基推进剂的研究进展

20世纪60年代,硝酸肼(HN)曾和高氯酸肼(HP)、二高氯酸肼(HP2)、高氯酸羟胺(HAP)、硝仿肼(HNF)等化合物一起成为有希望替代高氯酸铵(AP)的新型含能材料, HN虽然比AP生成焓高, 燃气相对分子质量小, 但由于推进剂燃烧特性不良等缺点而未能应用.近来, HN以其低特征信号和低污染特性再度成为固体及液体火箭推进剂中受到关注的能量成分, HN推进剂的燃烧性能也获得了令人鼓舞的改善.介绍了HN、 HN基固体推进剂及HN单元液体推进剂的最新研究进展.     

HAN基水下单元推进剂性能研究

采用平衡常数法计算了不同配方下硝酸羟胺(HAN)基水下单元推进剂D1(含二氧杂环己烷)的燃气组成及能量示性数;在液体再生式密闭爆发器中对D1进行了燃烧实验,定性分析了不同装填密度对燃烧性能的影响;对D1、LP1846、OTTOⅡ-三种推进剂的能量特性和水面航迹进行了分析比较。结果表明,D1的理论比冲和特征速度可分别达到2343.53 N.s.kg-1、1466.32 m.s-1,较LP1846(2157.99 N.s.kg-1,1341.04 m.s-1)、OTTO-Ⅱ(2038.52 N.s.kg-1)高;D1水溶性产物占燃气摩尔总数的77.7%,水面航迹较OTTOⅡ-小,具有较好的隐蔽性。     

防护材料耐硝酸羟胺溶液渗透性能实验方法

通过自制的渗透性能测试装置测定不同皮肤防护材料的渗透时间和渗透率,考察试片耐硝酸羟胺基推进剂的渗透性能,建立皮肤防护材料耐硝酸羟胺基推进剂渗透性能测试方法,并选择相应的防护材料,据此作为硝酸羟胺基推进剂防护装具主材质的选择依据.通过几种防护材料渗透性能的测试比对,确定涤纶基布涂覆聚氨酯作为硝酸羟胺防护服和面罩基本材料,选择0.40 mm胶膜厚度的丁基胶作为防护手套材料.     

高威力三级煤矿许用水胶炸药的试验研究

针对煤矿井下岩巷掘进爆破三级煤矿许用炸药爆炸能量低、循环进尺少、炮孔利用率低的问题,通过实验室试验和工厂中间试验,研制了提高炸药爆破威力的新配方,采用煤矿许用炸药抗爆燃性能测试方法及判定(GBT20061-2006)、煤矿许用炸药可燃气安全度试验方法及判定(GB18097-2000),对送检水胶炸药样品进行可燃气安全度检验、爆轰速度、做功能力测试,测试结果表明,储存6个月后高威力三级煤矿许用水胶炸药的爆速3600 m·s-1、做功能力239 m L、有毒气体含量20 L·kg-1,优于现有的二级煤矿许用水胶炸药,可燃气安全度、抗爆燃性均达到三级煤矿许用水胶炸药标准。现场岩巷掘进工业试验对循环进尺、炮孔利用率、炮孔深度、矸石块度、抛掷距离、巷道周边成型以及炸药消耗量等的统计和比较结果表明,在同等条件且爆破材料消耗基本相当的情况下,高威力三级煤矿许用水胶炸药的破岩能力接近二级煤矿许用水胶炸药,高于三级煤矿许用水胶炸药。     

含纳米铝颗粒的JP-10凝胶燃料理化及流变性能

为了提高液体燃料能量并解决纳米金属颗粒在燃料中沉降的问题,研究以有机小分子凝胶剂(LMWG)为凝胶因子,制备了含有纳米铝颗粒的JP-10凝胶燃料,测定了最低凝胶剂含量和凝胶相转变温度,探讨了凝胶剂含量和纳米铝颗粒含量对燃料密度、黏度、离心稳定性等物理化学性能的影响,通过剪切变稀测试、触变性测试、应变扫描、频率扫描等测试了凝胶燃料的流变性能。结果表明,纳米铝颗粒在LMWG/JP-10凝胶燃料中稳定分散,同时凝胶燃料可以在施加剪切力或加热的条件下实现凝胶态与液态的相互转变;铝颗粒的加入显著提高了燃料的密度、体积热值和黏度,当纳米铝颗粒含量为25%时,2%LMWG/JP-10的密度为1.156 g·mL^-1,剪切黏度为840 mPa·s,体积热值为45.8 MJ·L^-1。铝颗粒含量少于25%时会影响凝胶体系的稳定性,但当铝颗粒含量达到25%时,体系的稳定性超过同等LMWG凝胶剂含量的纯燃料。铝颗粒的加入显著增强凝胶体系的机械强度和结构稳定性,但燃料依旧保持良好的剪切变稀特性,并且无法恢复至受剪切作用前的状态。     

温敏光子晶体结构色调控

为满足现代战争对军用设备视觉隐身的需求,设计了一种具有环境自适应性,制备涂装简单,制作过程绿色环保的光子晶体温敏变色材料。采用乳液聚合法制备粒径分别为132 nm、205 nm、 275 nm、 300 nm的聚苯乙烯微球,并将其垂直沉降自组装形成结构高度有序、结构色明显的三维聚合物光子晶体。对温度敏感的聚N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酰胺水凝胶与聚苯乙烯三维光子晶体相结合,制备出结构色随环境温度发生改变的光子晶体凝胶膜。基于色度、饱和度、亮度色彩模式,通过实验分析验证了该材料颜色可随环境温度变化做出响应。结果表明,光子晶体温敏变色材料可以实现环境温度自适应响应,在视觉伪装方面具有一定的应用前景。     

环形聚能装药水射流成型过程的数值研究

为了研制快速、易携带的水射流排爆装置,采用AUTODYN软件对TNT、水、塑料构成的特殊形状聚能装药结构进行了二维数值模拟,计算了不同炸药厚度下水射流形成过程,得到了水射流形状随时间的变化规律,分析了炸药厚度对射流速度的影响。结果表明: 该聚能装药结构是可行的,能够按照设想形成杵状射流; 水射流的头部速度和平均速度均随炸药的厚度增加而提高。 对于本研究给出的装置结构,当炸药的厚度为4~6 mm时,水射流的头部速度范围为861~1182 m·s-1,射流的平均速度范围为393~571 m·s-1,射流的速度满足理论计算的排爆要求。      

填充介质对火药装药爆轰性能的影响

为了研究火药颗粒在不同介质中的爆轰性能,在火药颗粒空隙中分别均匀填充水、氧化剂溶液、氧化剂凝胶,通过板痕试验及测时仪法研究了不同填充物对火药装药爆轰性能的影响,并与无填充物的装药进行了对比;测试了灌注液的氧平衡对火药装药水下爆炸能量的影响。结果表明,水、氧化剂溶液、氧化剂凝胶等密实介质的加入,有利于爆轰冲击波的成长及传播,装药的爆速逐渐增加。火药颗粒装药中填充含氧化剂的密实介质后,能稳定爆轰并具有良好的爆轰性能,爆速6.4 km·s~(-1)。随着氧平衡的提高,火药装药的水下爆炸能量逐渐增加,总比能量与其氧平衡存在显著的线性关系。与岩石乳化炸药、铵油炸药相比,含火药装药的比冲击波能较高,其值大于1.0 kJ·g~(-1),总比能基本相当。     

FT-IR光谱法研究低毒固化剂DDI与HTPB的反应动力学

采用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱法研究了二聚脂肪酸二异氰酸酯(DDI)/端羟基聚丁二烯(HTPB)体系的固化反应动力学,并与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)/HTPB体系进行了比较。初步探索了DDI在HTPB推进剂中的应用。结果表明,DDI/HTPB体系的固化反应为二级反应,表观活化能为37.02 k J·mol-1,相比IPDI/HTPB体系降低了3.5 k J·mol-1,说明DDI的反应活性稍高于IPDI,反应活性适中,可作为低毒固化剂应用于HTPB推进剂中。DDI/HTPB体系推进剂具有较好的常温力学性能,抗拉强度为0.85 MPa时,最大伸长率为44.1%,可基本满足推进剂的常温力学性能要求。     

一种五元环硼酸酯键合剂的合成及其水解反应动力学

采用硼酸、乙二醇及1,2,4-丁三醇为原料,一锅法合成了一种含有五元环的硼酸酯键合剂,采用FTIR、11B NMR、1H NMR和MS对其结构进行了表征。用在线红外分析手段研究了合成的硼酸酯化合物在常温水中和饱和水蒸气中的水解反应动力学。建立了水解反应动力学模型。结果表明,上述两种条件下硼酸酯水解反应为准一级反应。硼酸酯在常温水中的反应速率常数为2.3×10-5s-1,半衰期约为8.4 h。硼酸酯在饱和水蒸气中的反应速率常数为2.96×10-7s-1,半衰期约为27天。添加0.2%的硼酸酯使RDX/HTPB炸药的抗拉强度从0.80 MPa提高至1.44 MPa,抗压强度从5.04 MPa提高至13.27 MPa,证明其键合效果良好。     

紫外光谱法探讨偏二甲肼废水氧化降解机理

针对目前偏二甲肼(UDMH)降解方法存在中间产物毒性高、难降解的问题,建立了跟踪、分析UDMH废水氧化降解产物的紫外光谱检测方法。确立了UDMH降解过程中产物峰的归属。解析了Cu2+/H2O2和Fenton两种氧化体系的降解产物,推测了降解反应机理。结果表明:UDMH和偏腙(FDMH)的紫外峰值分别在200 nm和235 nm。两种体系可有效地降解UDMH废水,但Cu2+/H2O2体系中间产物较多、毒性较大。先加入H2O2较先加入Cu2+能减少中间产物。铁粉的加入有利于中间产物的减少。Fenton体系能有效地抑制有毒中间产物的产生。     

CF_3SO_3H/H_2O喷射结晶制备纳米TATB

为获得粒度可控、纯度较高的纳米1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB),采用三氟甲磺酸为溶剂,去离子水为非溶剂,通过喷射结晶法制备了纳米TATB。研究了制备工艺及p H对TATB粒度和纯度的影响规律。用场发射扫描电镜(FE-SEM)、BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面积测试、X射线衍射(XRD)、高效液相色谱(HPLC)和差示扫描量热(DSC)等对纳米TATB的形貌、比表面积、晶体结构、纯度和热分解特性进行了表征。结果表明,喷射过程中溶剂-非溶剂的体积比可以影响纳米TATB形貌和粒度,随着溶剂/非溶剂比例的减小,样品的粒径变小,颗粒更均匀;在溶剂与非溶剂的体积比为1∶50的条件下,可以获得粒径为60nm、颗粒均匀、比表面积为31.6 m~2·g~(-1)的纳米TATB。p H值对纳米TATB的纯度影响很关键,用水洗至p H=7,样品纯度可以达到98.1%。