复合固体推进剂中固体填料的安息角测试与仿真

复合固体推进剂含有固体颗粒较多，离散单元法是一种适合固体推进剂生产过程数值仿真的有效方法，颗粒物料的接触参数是保证离散单元法仿真精度的关键。本文以复合固体推进剂的主要组分铝粉和高氯酸铵固体颗粒为研究对象，通过实验测试获得了相关物料的安息角，利用专业离散元软件EDEM仿真模拟了安息角测试实验过程，建立了物料安息角与接触参数之间的联系。研究表明，滚动摩擦系数和滑动摩擦系数越大，安息角越大，物料流动性越差。对比仿真与实验结果，通过逆向反推法确定了物料的滑动摩擦系数和滚动摩擦系数两个关键接触参数。铝粉与高氯酸铵1∶2混合颗粒的滑动摩擦系数为0.2，滚动摩擦系数为0.05。为固体推进剂加工生产过程离散元数值仿真提供了关键基础数据。     

基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估

为了预估发射装药的内弹道性能,建立了一种基于密闭爆发器试验检测发射药的静态燃烧性能参数进而预测其装药内弹道性能的方法,采用不同批次的单樟-5/7发射药进行了装药性能预估计算,并基于30 mm火炮对内弹道性能预估精度进行了试验验证。结果表明,采用所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法计算获得的最大膛压为376.0 MPa,与试验测试的膛压平均值388.7 MPa的计算误差为3.27%;计算的炮口初速为1143.5 m/s,与试验测试的炮口初速平均值1156.3 m/s的计算误差为1.11%。所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法具有较高的精度,可对发射药样品不同批次间的内弹道性能进行高效精确的预估,为长期贮存发射药使用寿命的判定及发射药产品的出厂校验提供了一种高效低成本的弹道性能评价方法。     

A new synthetic metamodel methodology for liquid‐propellant engine's cooling system optimization

The present paper strives for optimization of the cooling system of a liquid‐propellant engine (LPE). To this end, the new synthetic metamodel methodology utilizing the design of experiment method and the response surface method was developed and implemented as two effective means of designing, analyzing, and optimizing. The input variables, constraints, objective functions, and their surfaces were identified. Hence, the design and development strategy of combustion chamber and nozzle was clarified, and 64 different experiments were carried out on the RD‐161 propulsion system, of which 47 experiments were approved and compatible with the problem constraints. This engine used all three modes of cooling: the radiation cooling, the regenerative cooling, and the film cooling. The response surface curves were drawn and the related objective function equations were obtained. The analysis of variance results indicate that the developed synthetic model is capable to predict the responses adequately within the limits of input parameters. The three‐dimensional response surface curves and contour plots have been developed to find out the combined effects of input parameters on responses. In addition, the precision of the models was assessed and the output was interpreted and analyzed, which showed high accuracy. Therefore, the desirability function analysis has been applied to LPE's cooling system for multiobjective optimization to maximize the total heat transfer and minimize the cooling system pressure loss simultaneously. Finally, confirmatory tests have been conducted with the optimum parametric conditions to validate the optimization techniques. In conclusion, this methodology optimizes the LPE's cooling system, a 2% increase in the total heat transfer, and a 38% decrease in the pressure loss of the cooling system. These values are considerably large for the LPE design.     

钝感推进剂配方研究及发展趋势

从钝感黏合剂、钝感增塑剂、钝感高能填料以及新型复合材料等方面综述了国内外钝感固体推进剂配方及钝感方法进展。结果表明,HTPE黏合剂、BDNPF/A增塑剂、FOX-7高能填料以及HMX-TATB核-壳微粒等均可有效降低推进剂感度。今后钝感推进剂的重点研究方向主要为推进剂钝感机理、钝感推进剂能量与感度关系、钝感材料的匹配技术以及影响感度的综合因素等。     

氟碳黏合剂研究进展

综述了国内外氟碳黏合剂研究进展,对主要品种的氟碳黏合剂的发展历程、性能、应用以及发展趋势作了简要评述。认为端羟基氟碳缩甲醛聚醚和含氟氧杂丁环聚醚是值得关注的高能量密度推进剂用黏合剂品种,其在特殊性能材料等民品领域也有较广阔的应用。     

彩涂胶辊用聚氨酯弹性体的研制

合成了一种彩涂胶辊用聚氨酯弹性体材料,考察了聚酯多元醇、异氰酸酯、扩链剂、催化剂、操作工艺等因素对材料性能的影响。所制聚氨酯弹性体具有较高的力学性能、良好的耐溶剂性能、较好的切削加工性和较长的使用寿命。     

推进剂药粒干燥过程的安全性分析

分析了推进剂药粒在干燥过程中发生热分解、燃烧或热爆炸的起因。通过比较几种典型干燥方法,了解其干燥过程的优缺点。根据推进剂干燥过程中所发生的物理化学变化,讨论了干燥过程中硝化甘油蒸发及推进剂热分解、燃烧或热爆炸的机理。通过烘箱法模拟热分解,找到了发生热分解、燃烧或热爆炸的时间和温度点。最后分析了推进剂药粒在干燥过程中的危险性。     

BuNENA含能增塑剂的性能及应用

BuNENA(N–丁基硝氧乙基硝胺)是一种性能优良的新型含能增塑剂,在枪炮发射药和火箭推进剂应用中均受到研究者的广泛关注,并被进行系统研究。在发射药中,BuNENA具有塑化能力强、工艺性能好、感度低、能量高等优点,能进一步提高配方力学性能,其应用前景广阔。而在HTPE(端羟基聚环氧乙烷–四氢呋喃嵌段共聚醚)火箭推进剂中,BuNENA已被证明是一种对提高能量、降低感度和提高推进剂力学性能等具有明显作用的新型含能增塑剂,使用HTPE/BuNENA黏合剂体系的钝感固体推进剂的综合性能优于HTPB/AP(端羟基聚丁二烯/高氯酸铵)推进剂,并可满足钝感弹药(IM)要求,已在各种战术发动机中获得了实际应用。     

石墨烯在含能材料中的应用研究进展

从石墨烯及其复合物催化剂、石墨烯添加剂和石墨烯及其复合含能材料等3个方面,介绍了近年来石墨烯在含能材料应用方面的最新研究进展。认为石墨烯及其复合催化剂对推进剂含能组分具有明显的催化作用;添加石墨烯后,推进剂燃烧及力学性能得到改善;氧化石墨烯及石墨烯构成的钝感剂可降低含能材料的机械感度;石墨烯及其复合物含能材料具有优异的性能,更大的能量释放率。提出了石墨烯在含能材料领域的发展方向和应用前景。附参考文献42篇。     

热分析法研究AlH_3与固体推进剂组分的相容性

用DSC研究了三氢化铝(AlH3)与固体推进剂常用黏合剂、增塑剂、固化剂和固体填料的相容性。结果表明,根据DSC曲线的结果和评价相容性的标准,AlH3与硝化棉(NC)、硝化甘油(NG)、硝化甘油-1,2,4-丁三醇三硝酸酯混合物(NG-BTTN)、二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)、丁基硝氧乙基硝胺(BuNENA)和双2,2-二硝基丙醇缩甲醛-缩乙醛(BDNPA-F)的二元混合物分解反应峰温比各单独化合物的分解反应峰温降低5.5~15.8℃,显示AlH3与上述组分的相容性较差。AlH3与常用黏合剂聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、3,3-二叠氮甲基氧丁环-四氢呋喃共聚醚(PBT)、聚乙二醇(PEG)和聚环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PET)、固化剂异佛二酮二异氰酸酯(IPDI)、六次甲基二异氰酸酯水合物(N-100)和甲苯二异氰酸酯(TDI)、固体填料铝粉(Al)、奥克托金(HMX)、高氯酸铵(AP)和二硝酰胺铵(ADN)均相容。