硬脂酸溶肢ー凝肢法制备超细LaCoO3及对硝胺改性双基推进剂燃烧性能的影响研究

以硬脂酸为络合剂，采用溶胶一凝胶法制备了钙钛矿型超细复合氧化物LaCo03．运用差热一热重(DTA-TG)、傅立叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对生成LaCo03。的超细粉末进行了表征。比较了湿凝胶的两种干燥方法对产品团聚程度的影响。初步测试了超细LaCo03，粉体对硝胺改性双基推进剂的燃速和压力指数的影响。结果表明：干燥湿凝胶时加入干燥剂无水硫酸钠脱水比真空干燥历得粉体具有团聚程度轻，粒径小的特点；将所得的超细粉体LaCo03按1.7%（质量百分比）比例加入硝胺改性双基推进剂中，在3—18 MPa范围内，显示了提高燃速，降低压强指数的作用，且在14～16 MPa压强范围内产生了平台燃烧效应。     

5-(2,4-二硝基苯胺基)-水杨酸铅的合成及其对双基推进剂的催化作用

以2,4-二硝基氯苯、间氨基水杨酸和硝酸铅为原料,经两步反应合成了5-(2,4-二硝基苯胺基)-水杨酸铅(DNAS-Pb),总收率大于70%.中间产物和最终产物经红外光谱分析、质谱分析、元素分析和X荧光衍射分析确定其结构为设计的目标化合物.探索了DNBAS-Pb对双基推进剂燃烧性能的影响,结果表明,DNBAS-Pb对双基推进剂燃烧有良好的催化作用,能显著提高双基推进剂的燃速,并能在6～10 MPa范围内使推进剂产生平台燃烧,燃速为13.22 mm·s-1,压强指数n为0.03,在10～14 MPa范围内使推进剂产生麦撒燃烧.     

La0.8Sr0.2CoO3-δ的合成、表征及对硝胺改性双基推进剂的燃烧性能影响研究

为探讨钙钛矿型氧化物对硝胺改性双基推进剂燃烧性能的影响,用硬脂酸凝胶燃烧法制备了钙钛矿型La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ,运用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱及光电子能谱(XPS)技术对所得粉体进行了表征,并用热重-差示扫描量热(TG-DSC) 技术研究了La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ对推进剂中主要组分黑索今( RDX) 的催化热分解作用,实验了La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ粉体对硝胺改性双基推进剂的燃速和压力指数的影响。结果表明: 添加2. 0 % La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ可使RDX 分解峰温提前, 且分解热增加; 与不加La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ相比, 在所有的压力下,La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ的少量添加使推进剂燃速有不同程度的提高,且使推进剂的压强指数降低;与LaCoO₃相比,La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ对硝胺改性双基推进剂的燃烧表现了更好的催化作用。     

没食子酸锆铜的制备及其在双基系推进剂中的燃烧催化作用

以没食子酸、硝酸氧锆和硝酸铜为原料,首次合成出了没食子酸锆(Gal-Zr)和双金属有机盐---没食子酸锆铜(Gal-ZrCu),采用有机元素分析、X 射线荧光光谱(XRF)、傅里叶变换红外 (FTIR)光谱和TG-DTG 对其进行了表征。利用螺压工艺制备了含Gal-Zr 和Gal-ZrCu 的推进剂样品,研究了Gal-Zr 和Gal-ZrCu 对双基系推进剂燃烧性能的影响,分析了其燃烧催化作用。结果表明,Gal-Zr 和Gal-ZrCu 对双基推进剂的燃烧具有良好的催化作用,是一种高效、新型绿色燃烧催化剂。但是,Gal-Zr 或Gal-ZrCu 对RDX-CMDB 推进剂的燃烧没有产生明显的催化作用。     

添加氟化锂的双基推进剂燃烧机理

在双基推进剂中添加氟化锂(LiF)可以使燃速增加1倍。为弄清其机理,用视频法和热电偶法进行了研究。在推进剂的分解→燃烧过程中,添加的LiF本身完全没有发生变化,只以固相在推进剂的反应过程中起作用,使其分解过程变化,改变气相的生成物,增加嘶嘶区的反应速度。结果从气相向燃烧表面的热反馈增加,引起增速燃烧。     

双基推进剂稳态燃速特性计算研究

分析了双基推进剂燃烧波的结构特性，建立了一个双基推进剂稳太燃烧模型，利用该模型对现有文献值和推进剂配方的燃速特性进行了计算研究，计算结果表明，本模型合理，可行，具有较高的计算精度；双基推进剂燃速取决于其热力学特性和化学动力学性质。     

含 AP 的叠氮类复合推进剂的平台燃烧特性

本文研究了高压下氧化铁催化剂对推进剂催化作用的位置和机理，催化剂如何提高推进剂燃烧速度和产生平台燃烧特性，利用等温热重分析法（ＴＧＡ）、差示扫描量热法（ＤＳＣ）和快速扫描ＦＴＩＲ分光光度法等技术研究了推进剂凝聚相区化学过程。在相对较低压力区内未催化的含高氯酸铵（ＡＰ）叠氮类复合推进剂表现出不稳定燃烧，在此压力范围内燃烧表面的热平衡也不稳定，因此氧化铁改变了推进剂的燃烧特性并提高了燃烧速度，伴随着平台－麦撒燃烧特性。燃烧速度对压力的不敏感性表明，在催化作用机理上分析，推进剂凝聚相化学在ＡＰ粒子的外表面，阻止了更多的ＡＰ的分解，但并没有影响推进剂的平台燃烧。Ｆｅ２Ｏ３对推进剂燃速提高的影响比Ｆｅ３Ｏ４的大。研究中所用的推进剂使用Ｆｅ３Ｏ４时，它的催化作用对降低压力指数更为有利。     

含能钾盐消焰剂对硝胺改性双基推进剂性能的影响

用燃速测试、DSC实验、发动机羽焰测定和红外热像仪,对比研究了在硝胺改性双基推进剂配方中加入含能亚硝酸复合钾盐(KE)和K2SO4,对推进剂燃烧性能、热分解特性和发动机羽焰的影响,并初步探讨了其影响机理。结果表明,与K2SO4相比,KE能够促进NC/NG双基组分和RDX的热分解,降低推进剂热分解放热量的程度较小,对推进剂燃烧性能的影响较小,且抑制硝胺改性双基推进剂二次燃烧的效果也较好。     

高能复合改性双基推进剂的燃速特性(Ⅱ)——添加 HMX 的影响

研究了在双基推进剂中添加高能物质ＨＭＸ的ＨＭＸ／ＣＭＤＢ（复合改性双基）推进剂每单位质量所含能量对燃速的影响。用套罩式药条燃烧器研究了燃烧波结构。在双基推进剂中添加ＨＭＸ时，最终火焰温度增加，燃速下降。明确了最终火焰温度对燃速没有直接的影响。与此同时暗区温度下降，这是因为增加ＨＭＸ质量比时，燃烧表面的反应热减少，沸腾区内的反应变慢。暗区温度越高燃速越高，表示沸腾区内的反应加速，流向推进剂燃烧表面的热流束增加，从而燃速增加。     

双基和硝胺改性双基推进剂平台燃烧模型的研究

提出了双基和硝胺改性双基推进剂平台燃烧机理，建立了双基和硝胺改性双基推进剂平台燃烧模型。实验验证结果表明，本模型的公式可定量地再现平台燃烧的超速、平台和麦撒现象全过程，且计算值与实测值符合得较好。     

双基球扁药中的钝感剂迁移现象及其对燃烧性能的影响

为研究双基球扁药贮存过程中钝感剂的迁移现象,采用显微拉曼技术,表征了经加速老化后小分子钝感剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和高分子钝感剂聚新戊二醇己二酸酯(NA)在双基球扁药中的浓度分布状态;并利用密闭爆发器试验,测试了双基球扁药的燃烧性能。结果表明,在由表及里的一维方向上,钝感剂DBP、NA的浓度呈指数规律变化,符合Fick第二扩散定律;加速老化过程中,在双基球扁药中DBP的迁移是双向的,钝感剂分布的浓度梯度会逐渐降低,扩散深度增加,浓度峰值位置向内偏移,双基球扁药燃烧渐增性能也随之下降;高温会加剧钝感剂的迁移现象,65,75,85℃高温条件下老化10天的球扁药样品,其燃烧渐增性特征值分别为1.3351、1.2917、1.1888;随着温度的升高,双基球扁药的燃烧渐增性能下降幅度也随之加大;而在相同条件下,NA较DBP具有更好的抗迁移特性。     

GHQ推进剂的热分解特性研究

采用差示扫描量热仪DSC和绝热加速量热仪ARC,对比研究了双基推进剂SF、改性双基推进剂GHQ和单质RDX的热分解过程,并分析评估了GHQ推进剂的热危害性。DSC实验结果表明:GHQ推进剂起始分解温度为182.4℃,热分解明显分为双基组分和RDX分解两个过程,分解峰温为202.2℃和240.4℃,分别与双基推进剂SF、单质RDX分解峰温接近,说明双基组分与RDX混合后作用不激烈。ARC实验结果表明:GHQ推进剂在最危险状态(即绝热条件)下的起始分解温度为135.3℃,绝热温升为1 197.5℃,tMR为15.9min,单位质量产生气体最大压力为15.8MPa·g~(-1)。研究结果表明:添加RDX后,GHQ推进剂发生热自燃可能性较双基推进剂SF稍有提高,热危害性大大增强。     

铅盐对高能无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响

研究了7种铅盐(PCDS、PDS、NIP、NTO铅、2,4-二羟基苯甲酸铅、苯二甲酸铅、碳酸铅)对高能无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,铅盐的燃烧催化作用可能与铅盐的分子结构有关,上述铅盐中PCDS对高能无烟改性双基推进剂的燃烧催化效果最好;铅盐和炭黑复配体系可提高推进剂燃速,并降低压强指数。     

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。     

高能无烟改性双基推进剂中高压燃烧性能

研究了含铅盐、铜盐、炭黑等催化剂的高能无烟改性双基推进剂在中高压下(10～43MPa)的燃烧性能。结果表明,在高压下推进剂的燃速随压强的升高而大幅升高;在25MPa高能无烟改性双基推进剂燃速曲线出现拐点,燃速随压强升高而大幅提高;10～25MPa范围内燃速催化剂对推进剂的燃烧性能有明显影响,NI-Pb/NI-Cu/CB将推进剂燃速提高75.16%(10MPa),而在25～43MPa范围内燃速催化剂对推进剂燃烧性能的影响明显减弱。     

含球形硼粉CMDB推进剂的燃烧特性

用燃速测试、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱仪(EDS)和单幅照相技术对比研究了含球形硼粉和Al粉改性双基推进剂(CMDB)的燃烧性能、熄火表面和火焰结构。结果表明:用等质量的球形硼粉替代Al粉,可降低推进剂燃速和凝聚相热分解的剧烈程度,同时推进剂压强指数增大,凝聚相热分解放热量减少,且其熄火表面上存在大量球形硼粉及其燃烧产物熔联、凝聚形成的球状物。     

低燃速低燃温双基推进剂燃速与燃烧波特征量的相关性研究

为研究燃速与燃烧波特征量之间的相关性,采用在推进剂内埋设微型热电偶技术,测得了低燃速低燃温双基推进剂的燃烧波结构,并通过数据处理获得了燃烧波的特征量值,包括表面温度、火焰温度、暗区厚度、凝聚相温度梯度和气相嘶嘶区温度梯度。不含催化剂的基础配方燃速随表面温度增大而增大;加入催化剂的配方产生麦撒燃烧,表面温度比基础配方的表面温度有所增加,燃速与表面温度不再是单一的线性关系。火焰温度随压强增大而提高,其与燃速没有明显相关性。结果表明:低燃速低燃温双基推进剂的燃速与燃烧波特征量之间不仅存在线性关系,还存在非线性关系。分析认为是催化剂改变了低燃速低燃温推进剂的燃烧波结构所致。     

GAP/NC交联改性双基推进剂能量及烟雾特性计算研究

利用推进剂能量特性计算程序,计算了以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)改性单基球形药为粘合剂的GAP/硝化棉(NC)交联改性双基推进剂的能量性能。以燃烧产物中Al_2O_3、HCl的含量评价其烟雾特性。结果表明,随着增塑剂端叠氮基聚叠氮缩水甘油醚(GAPA)含量的增大,理论比冲先增加后降低。随着粘合剂中GAP含量的增加,理论比冲降低,燃烧温度降低;而且增塑比越小,降低的幅度越大。GAPA含量和GAP含量对推进剂的烟雾特性影响不大。采用4,4'-二硝基-3,3'偶氮氧化呋咱(DNAF)取代AP后,在固体含量为60%,推进剂理论比冲在2600 N·s·kg~(-1)时,其燃烧产物与AP配方相比,N_2含量增加了44%,Al_2O_3含量下降了67%,HCl含量降为0,说明GAP/NC推进剂是一种具有高能量、低特征信号的重要推进剂。