纳米炭载PbO·CuO复合催化剂的制备及其应用

采用三元溶胶-凝胶技术和超临界干燥法制备出纳米炭载PbO·CuO复合催化剂,用扫描电镜和元素分析仪对其颗粒表面进行形貌表征和元素分析;将其应用至交联改性双基推进剂中,研究了该复合催化剂对推进剂燃烧性能及火焰结构的影响,并与同配比的微米级PbO/CuO/CB混合催化剂进行了对比。结果表明,采用该方法制备的纳米炭载PbO·CuO复合催化剂颗粒分布均匀,单组分含量可以有效控制,PbO和CuO均匀负载在纳米炭上,颗粒尺寸为30~60nm,可有效改善交联改性双基推进剂的燃烧性能;当PbO、CuO、CB的摩尔比为5∶10∶3时,推进剂在10~20 MPa内的燃速压强指数可降至0.36;与含微米级PbO/CuO/CB混合催化剂的推进剂相比,含纳米炭载PbO·CuO复合催化剂的推进剂火焰燃面更不规则,火焰亮度和亮黄丝线明显增加,燃烧更为剧烈,表明纳米炭载PbO·CuO复合催化剂对交联改性双基推进剂催化效果明显优于微米级PbO/CuO/CB混合催化剂。     

ACP对无烟改性双基推进剂能量和燃烧性能的影响

含ACP的无烟改性双基推进剂能量特性理论计算表明,ACP对推进剂的能量影响较小。研究了不同工艺对含ACP无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响。实验结果表明,ACP对压伸工艺制备的推进剂燃速没有显著提高,但能大幅度地提高浇铸无烟改性双基推进剂的燃速。分析了ACP提高无烟改性双基推进剂燃速的作用机理,认为ACP可增加燃烧表面积和热量向燃烧表面积的反馈,使推进剂的燃速大增。     

纳米复合物PbO·SnO2的制备及对双基和RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响

以Pb(NO3)2、SnCl4·5H2O和NaOH为原料,采用室温固相化学反应法制备纳米复合物PbO·SnO2.用X-射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜能谱(SEM-EDS)对纳米复合物PbO·SnO2的组成、大小、形貌进行表征.研究了纳米复合物PbO· SnO2对双基和RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响.结果表明,纳米复合物PbO·SnO2的平均粒径约为40～60 nm,在2～20 MPa压力区,能明显提高双基推进剂的燃速,在10～20MPa的压力指数为0.257.在2～20 MPa压力区,该纳米复合物使RDX-CMDB推进剂的燃速有所提高,与炭黑复合使用时,其催化效率进一步提高.     

双基固体推进剂燃烧机理

1.引言双基固体推进剂的燃速规律是(压力指数高达0.9):没有特定附加物不能实用。这些附加物的作用是在V_b对P曲线上产生平台效应,就是随着压力升高相对于未改性的双基推进剂的超速可相应地消失。虽然许多研究人员在好多年以前早已专心致力于认识基本的双基推进剂的燃烧,但只是近些年来才详细研究附加物作用的机理,其中包括文献[1、2、3、4]。用与研究复合推进剂相似的方法和仪器所得的相当广泛的研究成果已应用到双基推进剂,尤其是应用到含有产生超速化合物的双基推进剂的燃烧机理研究上。已出现这类机理的     

工艺助剂在双基系推进剂中的应用研究

探讨了某有机化合物在双基系推进剂吸收工艺中的作用机理，用一系列实验研究了此工艺助剂对推进剂燃烧性能的影响，结果表明：该类有机化合物可广泛应用于双基体系推进剂，它既有利于吸收过程的完成又能改善燃烧过程。     

纳米PbZrO_3对AP、RDX、HMX热分解和NG/NC双基推进剂燃烧性能的影响（英文）

通过共沉淀法制备了纳米锆酸铅(PbZrO_3),采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构进行了表征;采用差示扫描量热法(DSC)研究了PbZrO_3对AP、RDX和HMX热分解的催化性能;研究了含纳米PbZrO_3的NG/NC双基推进剂(PbZrO_3-DB)的热行为和非等温分解动力学。结果表明,PbZrO_3呈现典型的钙钛矿结构;纳米PbZrO_3能显著降低AP、RDX和HMX的热分解温度和表观活化能(分别降低了21、7.4和15kJ/mol);PbZrO_3-DB推进剂的热分解为非均相反应;PbZrO_3-DB推进剂的热分解机理为相边界反应的收缩圆柱体,动力学方程为dα/dt=1016.7/β2(1-α)1/2exp(-1.696×105/RT);用纳米PbZrOdt3作为NG/NC双基推进剂β的燃烧催化剂显著提高了其燃速,并降低了压强指数(在2~14MPa下为0.37~0.39);纳米PbZrO_3的催化燃烧性能显著优于PbO。     

含ACP改性双基推进剂的燃烧转爆轰实验研究

为研究快燃物ACP对改性双基推进剂燃烧转爆轰性能的影响,利用DDT管建立相应的测试系统,对推进剂在多孔装药条件下的燃烧转爆轰过程进行了实验研究.实验中采用电离探针和压电式压力传感器记录了燃烧与爆轰波阵面的位置一时间关系和压力波形图,利用实验结果计算并比较了波阵面的传播速度、爆轰形成点的位置以及药床不同位置的压力值.结果表明,快燃物ACP能够增大改性双基推进剂转爆轰的倾向,当ACP的质量分数从5%增加到7%时,装药燃烧转爆轰的倾向增大比较明显.     

高能CMDB推进剂燃速特性研究

本文研究了过氯酸铵、奥托金、燃烧催化剂对高能复合改性双基推进剂燃速特性的影响,提出了降低压力指数的途径,讨论了使用一元水杨酸铅和一元乙醇酸铅作为燃烧催化剂的最佳配方。一、引言复合改性双基推进剂(简称CMDB)由于具有能量高、燃速可调、原材料来源方便等优点,在国外得到广泛应用。高能CMDB是在硝化棉/硝化甘油双基母体中加入氧化剂(过氯酸铵、奥托金),大量金属燃料(铝粉)和聚酯/六次甲基二异氰酸酯预聚体的交联型复合改性双基推进剂。实际是介于复合推进剂和双基推进剂之间的新型推进剂。有的国家称之为EMCDB。我们研究的高能CMDB,70公斤/厘米~2下的理论比冲为268—270秒,-20℃延伸率大于     

双基固体推进剂燃烧机理

1.引言双基固体推进剂的燃速规律是(压力指数高达0.9):没有特定附加物不能实用。这些附加物的作用是在V_b对P曲线上产生平台效应,就是随着压力升高相对于未改性的双基推进剂的超速可相应地消失。虽然许多研究人员在好多年以前早巳专心致力于认识基本的双基推进剂的燃烧,但只是近些年来才详细研究附加物作用的机理,其中包括文献[1、2、3、4]。     

纳米催化剂对无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响

用均匀设计和多元回归分析方法研究了纳米含能有机铅盐n-ONPP、纳米有机铜盐n-PAC和炭黑复配对无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响,并建立了多元回归数学分析模型.结果表明,n-ONPP和n-PAC复配或n-ONPP和炭黑的复配,对提高无烟改性双基推进剂2～6MPa的燃速效果显著,而对提高该推进剂在6～22MPa的燃速效果不明显.但一定量且比例适当的n-ONPP、n-PAC和炭黑复配,能显著提高无烟改性双基推进剂在中低压下的燃速,且在中高压段使推进剂出现平台燃烧,但平台燃烧的压强范围随着催化剂比例的不同而不同.理论分析表明,在2～4MPa,对无烟改性双基推进剂燃速起决定作用的是n-PAC和炭黑;n-ONPP、n-PAC和炭黑三者之间的相互作用对燃速也有一定的作用.在6MPa以上,n-ONPP和n-PAC对燃速起决定作用,炭黑起辅助作用.     

2,4-二羟基苯甲酸铋对双基推进剂燃烧的催化作用

为了考察2,4-二羟基苯甲酸铋对双基推进剂燃烧的催化效果以及探索其催化作用机理,用螺压工艺制备了含2,4-二羟基苯甲酸铋的推进剂样品,研究了2,4-二羟基苯甲酸铋对双基推进剂燃烧的催化性能。结果表明,2,4-二羟基苯甲酸铋对双基系推进剂的燃烧具有良好的催化作用,能显著提高推进剂的燃速,并大大降低压力指数,与少量碳黑复合后,对提高推进剂的燃速效果更明显,铋盐、铜盐与碳黑三元复合后,催化效果更优。用快速热裂解固相原位池／傅里叶变换红外光谱（RSFT-IR）联用装置研究了2,4-二羟基苯甲酸铋的热分解机理,发现2,4-二羟基苯甲酸铋在催化推进剂燃烧过程中的活性组分为Bi2O3。     

低燃速低燃温双基推进剂燃烧性能的调节

为调节低燃速燃温双基推进剂的燃烧性能(燃速及压强指数)，探索铅、铜盐和碳黑等燃烧催化剂在该类推进剂中的催化效果，从理论燃温在900～1700K的低燃速双基推进剂中选出4种作为基础配方，分别加入不同种类的铅盐、铜盐及碳黑等燃烧催化剂，改变催化剂的加入量及搭配关系，进行了一系列试验研究。同时还研究了辅助增塑剂对推进剂燃烧性能的影响。结果表明，常规的铅、铜盐和碳黑等催化剂在低燃速低燃温推进剂中仍能发挥催化作用，作用效果与催化剂的品种及加入量相关，特别是使用复合催化剂时，对燃烧性能的调节更为有效。不同品种的辅助增塑剂对燃烧性能也有影响。     

铝热剂对双基推进剂激光点火特性的影响

用纳米及微米铝粉、纳米氧化铅、纳米氧化铜和纳米三氧化二铋为原料,采用超声分散复合的方法,制备了铝热剂AI/PbO、Al/CuO和Al/Bi2O3.采用XRD、SEM-EDS和FTIR对原料和产物的物相、组成、形貌和结构进行表征;采用CO2激光点火实验方法,研究了含不同铝热剂双基(MIC-DB)推进剂在不同热流密度下的点...     

纹影在固体推进剂燃烧研究中的应用

纹影法是一种研究透明介质中折射率变化的光学装置。国外从1971年开始,试验把纹影接用于固体推进剂燃烧的研究。为解决习用纹影刀口光阑在推进剂燃烧研究上的困难,发展了彩色纹影和激光纹影系统,但还很不完善,极待于继续发展。 1971—1976年间,进行了纯过氯酸铵(AP)、过氯酸铵—粘结剂夹层试件:复合推进剂和双基推进剂燃烧的基础研究,定性地观测了燃面上方的火焰特征、温度分布和气流状态,并通过紧靠燃面上方的密度(温度)突变区观测,确定复合药、双基药、纯过氯酸铵的燃面上都存在着反应中心,半定量地测出它们的间隔。笔者认为这对催化燃烧机理研究可能是有意义的。在对双基药燃烧的暗区观测中,发现温度是连续增加的,这对现有的四区理论提出了疑问。纹影法在研究燃烧时气相火焰有独到之处。     

纹影在固体推进剂燃烧研究中的应用

纹影法是一种研究透明介质中折射率变化的光学装置。国外从1971年开始,试验把纹影法用于固体推进剂燃烧的研究。为解决习用纹影刀口光阑在推进剂燃烧研究上的困难,发展了彩色纹影和激光纹影系统,但还很不完善,极待于继续发展。1971—1976年间,进行了纯过氯酸铵(AP)、过氯酸铵—粘结剂夹层试件:复合推进剂和双基推进剂燃烧的基础研究,定性地观测了燃面上方的火焰特征、温度分布和气流状态,并通过紧靠燃面上方的密度(温度)突变区观测,确定复合药、双基药、纯过氯酸铵的燃面上都存在着反应中心,半定量地测出它们的间隔。笔者认为这对催化燃烧机理研究可能是有意义的。在对双基药燃烧的暗区观测中,发现温度是连续增加的,这对现有的四区理论提出了疑问。纹影法在研究燃烧时气相火焰有独到之处。     

含CL-20改性双基推进剂的燃烧性能

设计了两组不同含量CL-20或RDX改性双基(CMDB)推进剂配方,研究了CL-20或RDX含量对两组CMDB推进剂燃烧性能的影响。结果表明,在2～20MPa,CL-20改性双基推进剂的燃速高于RDX改性双基推进剂的。CL-20含量越高,CMDB推进剂压强指数变大。现有的铅、铜盐和炭黑催化剂可用于调节含CL-20改性双基推进剂的燃烧性能。     

三种典型固体推进剂排气羽流特性参数的模拟计算

为研究典型固体推进剂装药的排气羽流特性,采用能量计算星程序和ANSYS-Fluent软件对双基(DB)推进剂、复合改性双基(CMDB)推进剂及硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂燃烧及排气羽流场进行了模型构建和求解,获得了羽流温度和羽流流速等特性参数,采用红外热像仪和TDLAS流速测试系统对其进行了实验验证,并将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,流场计算获得3种推进剂的羽流流速分别为1 002.38、1 279.01、1 243.16m/s。实验中应考虑推进剂羽流流场的非均匀性及实际测试状态与数值模型的一致性;流场计算获得的羽流温度与红外热像仪测试结果定性一致,应改进实验方案获得羽流的真实辐射率,并考虑数值模型的理想化假设带来的偏差。     

无烟交联改性双基推进剂的高、低压燃烧特性

分析了无烟交联改性双基推进剂样品的火焰结构、燃烧波温度分布和熄火表面成分，初步研究了无烟交联改性双基推进剂在高、低压力下的燃烧特性。结果表明，压力升高，无烟交联改性双基推进剂的燃烧模式由双基推进剂的燃烧模式转变为与复合推进剂类似的燃烧模式。     

纳米级氧化铅对双基推进剂燃烧性能影响的研究

对纳米级PbO在双基推进剂中的应用进行了研究，结果表明，与普通PbO相比，纳米级PbO的催化作用区间向较低压力范围移动，且在4－10MPa内压力指数从普通PbO的0．42降至0．33，若与铜盐复配后压力指数则进一步降至0．1左右。炭黑同样可以提高含纳米级PbO推进剂的燃速。     

碳物质在固体推进剂中的功能及其作用机理

综述了碳黑（CB）、富勒烯烟炱（FS）、C60（Buckmister Fuller）、碳纤维（CF）及碳纳米管（CNTs）在固体推进剂催化燃烧中的作用、作用规律及作用机理。在双基系推进剂中加入碳黑和C60可富集催化剂,阻滞催化剂凝聚,使双基推进剂产生平台或麦撒效应,推进剂压力指数降低,低压下的燃速大幅度提高。碳纤维改善了推进剂燃烧表面的导热,增加了推进剂基体强度,可提高其燃速,预防复合推进剂的破裂。推进剂中的碳纤维、碳纳米管能加速含能材料的分解,提高推进剂的燃速。展望了固体推进剂中碳物质的发展方向。