含和不含催化剂的高能RDX-XLDB推进剂热分解特性研究

利用ＤＳＣ研究在不同压力下含和不含催化剂的高能ＲＤＸ－ＸＬＤＢ推进剂的热分解特性,结果表明：在推进剂热分解过程中,含量占６０％的ＲＤＸ分解放热峰占主导地位,是主分解峰,且随着压力升高,峰温向低温移动,主分解峰温越低,燃速越高,含催化剂的推进剂比不含催化剂的主分解峰温低,燃速高。     

含CL-20的NEPE推进剂高压热分解特征量与燃速的关联

用高压差示扫描量热仪(PDSC)对常压(0.1MPa)及高压条件(2,4,6,8MPa)下含CL-20的NEPE推进剂的热分解特性进行研究,指出催化剂能够引起推进剂分解峰温和放热量的变化,且这种变化因压力的不同而不同.将燃速与热分解速率和压力的平方根用一线性方程相关联,得到了含CL-20的NEPE推进剂以热分解特征量表征的燃速关系式,并获得了燃速与PDSC特征量相关因子(kr),kr可以反映出催化剂对推进剂燃速的调节作用.     

AMMO推进剂的燃烧

研究决定和控制一种高能叠氮聚合物燃速的物理化学参数,这种聚合物为叠氮甲基甲基氧杂环丁烷(AMMO),含有一个高能叠氮基团。热分解和燃烧特性的实验结果表明,AMMO的热分解过程分二个阶段,第一阶段为叠氮基裂开放出氮气,放热反应;第二阶段为第一阶段分解的残渣进行不放热的分解反应。AMMO的燃速约为聚叠氮缩水甘油醚(GAP)推进剂的50％,与双基推进剂相同;燃速的压力敏感度也与双基推进剂相同。燃烧波温度分布测定结果表明,从气相进入燃面的热反馈量随压力增大而增加,燃面温度及燃面附近的放热量随压力增大而减小。     

RDX-CMDB推进剂的高压热分解与燃烧性能的相关性

用高压差示扫描量热法(PDSC)研究了五种含RDX改性双基推进剂RDX-CMDB在不同压力下的热分解特征量及其与燃速的关系。结果表明,压力和催化剂对推进剂的PDSC特征量有明显影响,五种配方的第一分解峰和第二分解峰峰温均随着压力增大呈降低趋势,放热量对分解终始温差的比值(ΔHd/ΔT)均随压力增大而增大,ΔHd/ΔT能更好地表征压力对RDX-CMDB推进剂热分解的影响,ΔHd/ΔT与不同压力下的燃速线性相关。     

BAMO推进剂燃速的提高

研究了加入ＨＭＸ或ＡＮ／ＨＭＸ的ＢＡＭＯ推进剂的热分解和燃烧特性。叠氮粘合剂起始分解产生的热加速了推进剂中ＨＭＸ和ＡＮ的热分解，高氯酸铵（ＡＰ）和含有炭黑的硬酯酸铅显著改变了含ＮＭＸ基的ＢＡＭＯ推进剂的热分解和燃烧特性。ＡＰ可以提高燃速并略微降低燃速压力指数。铅催化剂使推进剂产生高的燃速值和最低的压力指数。重铬酸铵也影响了含ＡＮ／ＨＭＸ的推进剂样品的热分解和燃烧性能的机理。重铬酸铵和铬醚铜的化合物对含ＡＮ／ＨＭＸ推进剂燃速增加很有效。推进剂中ＡＮ从冷凝相升华和蒸发，在气相以放热反应为主。含ＨＭＸ和ＡＮ／ＨＭＸ的ＢＡＭＯ推进剂在小型发动机测试中显示出无烟的燃烧特性。     

DNP对CMDB推进剂燃烧性能及热分解的影响

用燃速测试和高压差示扫描量热法(PDSC)试验,研究了N,N-二硝基哌嗪(DNP)逐渐取代改性双基推进剂(CMDB)中的黑索今(RDX)后,对推进剂燃烧性能和热分解特性的影响.研究结果表明,DNP的加入减缓了CMDB推进剂中RDX的热分解反应,使CMDB推进剂燃速降低,压强指数变小,且高压下(12～18 MPa)燃速降低幅度更加明显.当DNP含量增加到20%(DN3)时,DNP的放热分解峰从推进剂主分解放热峰中分离出来,此放热峰在9 MPa下出现肩峰.     

AN 系推进剂的燃烧特性——AN 平均粒度的影响

利用两种粘合剂研究了ＡＮ系推进剂中ＡＮ的平均粒度（ＤＡＮ）对燃速的影响。结果证明，使用ＨＴＰＢ作粘合剂的推进剂燃速不受ＤＡＮ的影响。使用环氧树脂作粘合剂的推进剂，ＤＡＮ在２２０～１５０μｍ范围内，ＤＡＮ越小其燃速越大。ＤＡＮ在１５０μｍ以下，随ＤＡＮ的减小燃速的增加率变小。该倾向在燃烧压力为７ＭＰａ时较３ＭＰａ和５ＭＰａ时更明显。由粘合剂引起ＤＡＮ对燃速影响的不同是因为粘合剂的热分解特性不同。     

一种含能硝基化合物对低燃速低燃温双基推进剂性能影响

为进一步降低低燃速低燃温双基推进剂的燃速、燃温,对一种含能硝基化合物的降温、降速效果进行了实验研究,设计了系列含无机铅盐、有机铜盐及过渡元素金属催化剂的双基配方。通过燃速测试及高压差示扫描量热法(PDSC)研究上述推进剂的燃烧性能和热分解特性。含该硝基化合物的推进剂DSC曲线呈三峰放热,放热峰峰温分别在200℃、280℃、350℃左右,第三峰不明显。结果表明:该含能硝基化合物能有效降低推进剂的燃速、燃温,但使推进剂的压强指数增大,而加入催化剂能改善推进剂的燃烧性能,使压强指数降低,分解放热量也降低。     

六硝基六氮杂异伍兹烷的燃烧和催化热分解研究

通过燃速测定、差示扫描量热技术(DSC)和热失重技术(TG)研究了有机金属化合物催化剂(OME)对六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)单元推进剂热分解和燃烧性能的影响。在1～13MPa的燃烧压力范围内，OME能够提高HNIW低压燃速和降低高压燃速，显著地降低燃速压力指数；不同加热速率下的DSC和TG分析显示，OME加速了HNIW的初始热分解，但提高了后期分解的活化能。讨论了OME HNIW的燃烧性能与热分解之间的关系，提出HNIW的燃烧在低压和高压下分别有不同的燃速控制步骤。     

包覆前后ACP对高燃速改性双基推进剂高/低压强段燃烧性能的影响

为改善含快燃物ACP(一种以二价铜胺络离子为阳离子的高氯酸盐)高燃速改性双基推进剂的燃烧性能,利用液相沉积法制得聚合物包覆ACP。采用热重分析研究了ACP及包覆ACP的热分解性能;以ACP及包覆ACP作为添加剂,对改性双基推进剂(CMDB)在低压段(3～9MPa)和高压段(11～20.5MPa)燃烧性能进行了对比实验研究。结果表明:ACP及包覆ACP热分解过程均可分为四个阶段,其总失重分别为90.70%和76.22%;在CMDB推进剂中添加ACP及包覆ACP均可提高推进剂的燃速,高压段的燃速压力指数降低,低压段的燃速压力指数增大。含包覆ACP的推进剂在低压段和高压段的燃速压力指数要比纯ACP的低0.1左右。     

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。     

含RDX的叠氮硝胺发射药热分解与燃烧性能

用高压差示扫描量热法(DSC)与密闭爆发器实验,对比研究了均质叠氮硝胺发射药(DA3),和含DA3、RDX质量分数分别为85%、15%的DAR15发射药及含DA3、RDX质量分数分别为75%、25%的DAR25发射药的热分解及燃烧性能。结果表明,DAR15及DAR25发射药的DSC有两个放热峰,峰值温度约为210℃第一个放热峰由DA3分解所致,峰值温度约为236℃的第二个放热峰由RDX的分解引起,而DA3仅呈现一个放热峰。随着RDX含量增加,第一个峰的放热量减少,第二个峰的放热量增加。与DA3相比,DAR15及DAR25在40～120 MPa压力范围内燃速压力指数变大,在120 MPa～pdpm(压力陡度的最大值所对应压力)压力范围内燃速压力指数降低。RDX的引入使DAR15及DAR25发射药的起始燃速及起始燃气生成猛度降低,燃烧渐增性提高。     

高氯酸铵/铝粉—复合改性双基推进剂燃速与热分解的相关性研究

利用高压差示扫描量热(PDSC)法研究了高氯酸铵/铝粉—复合改性双基(AP/Al-CM-DB)推进剂在1.0~13.0 MPa压强范围内的燃速与高压热分解特性的相关性。研究结果表明,AP/Al-CMDB推进剂在1.0~13.0 MPa压强范围内的燃速与高压热分解的相关性模型中需将压强p和放热速度ΔHd/Δθ两个影响因子对推进剂燃速的影响程度分开独立考虑,该相关性符合模型关系式u=kupa[ΔHd/Δθ]b,利用该相关性模型所得的燃速计算值与实测值之间的误差低于2.50%.     

碳纳米管(CNTs)对Al-CMDB推进剂燃烧性能及力学性能的影响

为了研究碳纳米管(CNTs)对含Al改性双基(Al?CMDB)推进剂燃烧性能和力学性能的影响,采用吸收?压延的方法制备了推进剂样品,用靶线法测试了推进剂的燃速,并计算了压强指数;测试了推进剂样品在高低常温时的拉伸强度及延伸率。通过扫描电镜、火焰照片、燃烧波、熄火表面形貌及元素分析和DSC分析了碳纳米管影响Al?CMDB推进剂燃烧性能的原因。结果表明,在Al?CMDB推进剂中加入0.7%碳纳米管在6～20 MPa可提高推进剂的燃速,其中6 MPa下燃速提高最多,为4.98 mm·s~(-1);6～20 MPa下压强指数从0.57降低为0.45。管径10～20 nm的碳纳米管能提高Al?CMDB推进剂高低常温的拉伸强度及延伸率。碳纳米管对推进剂的热分解峰温影响不明显,但可使推进剂分解放热量增加。     

环境氧含量和压力对铝镁贫氧推进剂燃烧性能的影响

为研究不同海拔处大气氧含量(氧体积分数)变化对铝镁贫氧推进剂燃烧特性的影响,采用激光辐射点火,使用高速摄影仪记录推进剂的点火与燃烧过程,并利用红外测温仪测量推进剂的表面温度及火焰温度,研究了环境氧含量与压力对推进剂的点火过程、火焰温度和燃速的影响。结果表明,环境气体氧含量高于推进剂热解产物中氧含量时,点火气相化学反应主要发生在推进剂热解产物与环境气体的扩散区,初现焰远离推进剂表面,但随着压力增加,扩散区与推进剂表面之间距离减小;火焰温度与环境氧含量和压力线性正相关;压力与环境氧含量增加时,铝镁贫氧推进剂燃速增加,压力和环境氧含量对铝镁贫氧推进剂燃速的影响符合B数理论,压力是影响推进剂燃速的主要因素,但随着压力增加,压力对燃速的影响相对减小,压力从0.1 MPa增加到1.5 MPa时,压力和环境氧含量的燃速敏感系数比从200下降到40。