降低丁羟高燃速推进剂机械感度研究

为了降低丁羟高燃速推进剂机械感度,考察了液体二茂铁燃速催化剂(EMT)含量、氧化剂高氯酸铵(AP)粒径及配比等对丁羟高燃速推进剂机械感度的影响,并通过差示扫描-热重(DSC-TG)热分析研究了AP/EMT体系热分解特性与机械感度的相关性。结果表明,细AP含量增加或细AP粒径减小时,推进剂药浆的摩擦感度和撞击感度均呈增加趋势;EMT提高了AP的高温分解反应速率常数和分解热,是含EMT的高燃速推进剂机械感度升高的微观原因,降低EMT含量,可以降低推进剂的机械感度;胺盐类降感剂GZJ-01和导电态聚苯胺降感剂DBJ-01对降低丁羟高燃速推进剂的机械感度无协同效应;细AP包覆和采用铜盐燃速催化剂(GRCJ)取代EMT均可以降低丁羟高燃速推进剂的机械感度。     

BAMO／NMMO系叠氮化聚合物推进剂的感度特性

以奥克托金（ＨＭＸ）、高氟酸铵（ＡＰ）、硝酸铵（ＡＮ）作为ＢＡＭＯ／ＮＭＭＯ系复合推进剂的氧化剂制成试样，评价了其燃速特性和感度特性。为探讨感度特性，进行了落锤感度试验，摩擦感度试验，间接冲击试验，枪击感度试验，静电火花感度试验和５．５６ｍｍ枪击态度试验。证明ＡＰ系推进剂为平台燃烧，为改善燃烧特性有两种催化剂有效，即铅盐与炭黑或铬酸铜与铁盐。在感度特性方面，ＡＰ系推进剂的摩擦感度和ＨＭＸ系推进剂的冲击感度最高，而ＡＮ系推进剂的所有感度都较低，更换添加剂和氧化剂对冲击感度大体没有影响，而有机铁系催化剂对枪击感度或静电火花感度有恶劣影响。热分析结果证明，在感度试验中热分解反应起着重要作用。     

高能复合推进剂的温度感度特性

高氯酸铵（ＡＰ）系复合推进剂具有在不含氧化铁时随粘合剂种类的不同在低温下出现不稳定燃烧，添加氧化铁时即便在低温下也可稳定燃烧的燃速温度感度特性。如ＡＰ／ＡＭＭＯ和ＡＰ／ＰＰＧ在燃烧表面形成熔解层的推进剂燃速的温度感度特性很高，添加氧化铁时温度感度有下降的趋势。不含氧化铁时燃速的温度感度随压力的上升而增加，而添加氧化铁的推进剂对压力的依赖性变小。分析气相反应与凝缩相反应的温度感度特性的结果证明，ＡＰ系复合推进剂不论有无氧化铁，在低温领域燃烧表面附近的凝缩相反应决定速率。但是粘合剂成分对燃烧表面附近气相反应的温度感度影响也很大，而且对燃速的温度感度也有影响。     

高能复合改性双基推进剂的燃速特性(Ⅲ)——推进剂初始温度的影响

为探讨改变含能量的双基推进剂和ＨＭＸ／ＣＭＤＢ推进剂的燃速与推进剂初始温度的关系，利用套罩式药条燃烧器研究了其燃烧波结构。影响各种推进剂燃速与推进剂初始温度关系的物理特性量，主要是燃烧表面温度与暗区温度。双基推进剂含能量越多，燃速的温度感度越小。增加推进剂含能量和推进剂的初始温度时，燃烧表面温度增加，沸腾区的反应加速，暗区温度上升，沸腾区的温度梯度扩大，流向燃烧表面的热流束增加，从而燃速增加。ＨＭＸ／ＣＭＤＢ推进剂含能量多时燃速对温度的感度变小。增加推进剂能量并降低推进剂初始温度时，燃烧表面温度下降，沸腾区的反应减慢，暗区温度下降，沸腾区温度梯度变小，流向燃烧表面的热流束减少，从而燃速降低。     

少烟富燃复合推进剂低压燃烧特性（英）

在0.1MPa到1MPa的低压范围内,实验研究了一系列特定的HTPB/AP富燃复合固体推进剂的燃烧特性。研究表明：高压、高AP浓度和较小的AP粒子尺寸能促进稳定燃烧,提高燃速和燃烧效率,降低点火温度。加入亚铬酸铜（CC）作为增速剂能提高整个压力范围内的燃速,加入6%CC可降低推进剂点火温度16%,燃烧效率可达96%,而没有添加CC的推进剂配方燃烧效率为31%~73%。研究表明,在极低的压力下Vieille燃速公式对此系列推进剂仍然适用。     

AP/AMMO推进剂的燃速特性

用套罩式药条燃烧试验装置研究了AMMO(叠氮甲基-3′甲基氧杂环丁烷)作高氯酸铵基推进剂的粘合剂时推进剂的燃烧特性。实验证明,使用平均粒径为200μm的高氯酸铵(AP)基推进剂在初始温度为298K、压力为2.0MPa时燃速约为6.3×10~(-3)m/s,压力指数较低为0.16。当有1/3的AP平均粒径为63μm时,在同样温度和压力下推进剂燃速可达13×10~(-3)m/s,压力指数也增加为0.5。用这种小颗粒AP的推进剂在压力为2.0MPa时温度敏感系数为0.31％/K。     

RDX粒度对改性双基推进剂性能影响

实验研究了工业级RDX粒度对复合改性双基推进剂(CMDB)力学、燃烧及感度性能的影响。结果表明:黑索今平均粒径从92.02μm减小到17.35μm时,相应地固体推进剂高温最大抗张强度提高54%,低温延伸率提高85%;推进剂的燃速在不同压力下均有增加,最大增加11.5%;撞击感度特性落高增加5.1cm,摩擦感度爆炸百分率下降75%。     

纳米金属氧化物对AP复合推进剂的催化研究

随着科学技术的发展,用纳米催化剂调节固体推进剂的燃烧性能已成为研究热点。综述了纳米金属氧化物对AP和AP复合推进剂的催化研究现状,分析了其对AP和复合推进剂燃烧性能的影响规律,总结了其目前在复合推进剂中应用所存在的问题,并展望了纳米金属氧化物作为推进剂燃速催化剂的应用前景。指出了纳米金属氧化物作为催化剂在AP复合推进剂中应用可获得优于非纳米催化剂的燃烧性能,纳米金属氧化物在复合固体推进剂中有广泛的应用前景。     

高能复合改性双基推进剂的燃速特性(Ⅰ)——基本推进剂的燃烧特性

为明确双基推进剂每单位质量所含能量影响燃速的物理特性量，研究了燃烧波结构。利用氮气加压的套罩式燃烧器燃烧推进剂药条试样，观察了火焰，测量了火焰的温度分布。明确了最终火焰温度对燃速没有直接影响。推进剂含能量即最终火焰温度增加时，暗区的温度增加，与此同时推进剂的燃速增加。这是因为含能量增加时沸腾区的ＮＯ２气体增加，反应加速，在推进剂燃烧表面的温度梯度即热流束增加，促使燃速增加。     

含CL-20的NEPE推进剂的燃烧性能

以CL-20、AP、Al粉和燃烧催化剂逐项添加的方式设计了递进配方[NB(PEG/NG/N-100/C2),NB/CL-20,NB/CL-20/AP,NB/CL-20/AP/Al,NB/CL-20/AP/Al/Ct],研究了含CL-20的NEPE推进剂的燃速特性及CL-20、AP、Al粉和燃烧催化剂对推进剂燃烧性能的影响,并与含RDX的NEPE推进剂的燃烧性能进行了比较。实验结果表明:CL-20取代RDX-NEPE推进剂中的RDX可使推进剂燃速大幅提高,但含CL-20的NEPE推进剂的压力指数高于含RDX的NEPE推进剂,且难以降低;AP质量百分含量为70%的NEPE推进剂NAP的燃速在4～10MPa范围内呈现一平台。将AP加入到含RDX的NEPE推进剂中和含CL-20的NEPE推进剂中能改善推进剂的氧系数,提高燃速,降低压力指数;高燃烧热的Al粉部分取代CL-20,在提高含CL-20的NEPE推进剂的燃速上,具有与CL-20相同的效果;催化剂PbCO3与Pb(NTO)2.H2O降低了含CL-20的NEPE推进剂的压力指数。     

一种RDX-CMDB推进剂危险性能研究

为考察螺旋压伸工艺成型的RDX-CMDB推进剂的危险性,进行了摩擦感度、撞击感度、雷管感度、隔板、燃烧转爆轰、跌落、热安定性、爆发点、慢速烤燃和静电感度等典型试验.结果表明,该推进剂从10m高度自由跌落不燃烧,慢速烤燃在164.2℃发生燃烧反应,在18 mm厚有机玻璃隔板下,仍能被冲击波引爆,摩擦感度(P)为2％,撞击...     

GAP/HMX推进剂的燃烧

GAP(缩水甘油基叠氮聚合物)是一种侧链为高能基的叠氮聚合物,利用改变HMX含量的方法研究了GAP/HMX复合推进剂的燃速特性。为扩大燃速区域,采用燃烧催化剂LC(柠檬酸铅)和CB(碳黑)研究了推进剂的燃速变化。在HMX质量含量小于60％时,随HMX含量的增加燃速下降;HMX质量含量大于60％时,燃速随HMX含量的增加而上升。添加燃烧催化剂后燃速增加,压力指数下降。这种燃烧催化剂(LC或CB)分别使用时无催化作用,必须两者同时混入。而且这种燃烧催化剂对GAP粘结剂不产生催化作用。     

P(BAMO/AMMO)基含能热塑性聚氨酯弹性体的性能研究

分别采用基团加和法和燃烧热法得到含不同聚(3,3'-双(叠氮甲基)氧杂环丁烷)(PBAMO)和氨基甲酸酯硬段含量P(BAMO/AMMO)基含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPE)的生成热。研究了PBAMO、氨基甲酸酯硬段的含量对ETPE生成热的影响。采用最小自由能法优选出一组P(BAMO/AMMO)ETPE基推进剂配方。计算了理论比冲。测试了P(BAMO/AMMO)ETPE基推进剂的静态拉伸强度、断裂延伸率、摩擦感度、撞击感度和燃速压力指数。结果表明,随着PBAMO质量的增加、氨基甲酸酯硬段含量的降低,P(BAMO/AMMO)ETPE的生成热增加。优选的15/5/20/38.5/18/3.5-P(BAMO/AMMO)/Bu-NENA/RDX/AP/Al/催化剂推进剂的理论比冲为2699.51 N·s·kg-1(燃烧室压强为10 MPa)。此推进剂的静态拉伸强度为1.22 MPa,断裂延伸率为11.37%。包覆固体填料可显著降低推进剂预混物料的机械感度,使特性落高H50增加37 cm,摩擦感度下降36%,6~15 MPa压力范围内的燃速压力指数n=0.37。     

AN／AP系复合推进剂的燃速及点火特性

在高氯酸铵（ＡＰ）系复合推进剂中混入硝酸铵（ＡＮ）时燃速下降且点火滞后时间增加。利用这种推进剂以初始温度为参数求出了燃速与卢、火滞后时间。ＡＰ系复合推进剂与ＡＮ系复合推进剂燃速的温度感度并无大差别，其值约为０．２％～０．３％／Ｋ。燃速的压力指数有随混合量增加而减少的趋势。点火滞后时间的温度感度可取－０．５％～－１％／Ｋ的小值，与燃速的温度感度同样因混合ＡＮ引起的变化很小。增加推进剂的初始温度时点火滞后时间减少，物理点火滞后时间无变化，主要是化学声、火滞后时间受影响。     

嵌银丝法对复合固体推进剂的性能影响研究

为研究嵌银丝对复合固体推进剂燃烧性能和安全性能的影响，制备了嵌银丝推进剂方坯，分别对嵌银丝和未嵌银丝推进剂的静态燃速、热稳定性、机械感度和静电火花感度进行了测试及对比分析。结果表明：嵌银丝后复合固体推进剂的静态燃速提高近6倍；动态升温模式下，嵌银丝后推进剂的初始分解峰温提前约16℃，峰形更加尖锐、反应剧烈且对温度的敏感程度更高；绝热模式下，嵌银丝后推进剂分解的比反应热、最大温升速率分别提高4.6%和12.5%，且热分解表观活化能降低28.4%；嵌银丝后推进剂的5 s延滞爆发点温度降低13℃，摩擦感度提高300%，热感度、机械感度显著提高，但静电火花感度极大地降低。     

GAP推进剂的燃速特性

为了获得广阔的燃速谱,研究了缩水甘油叠氮聚合物(GAP)复合推进剂的燃速和火焰结构。将过氯酸铵(AP)、环四次甲基四硝胺(HMX)或三氨基硝酸胍(TAGN)的精细晶粒与GAP相混合以形成GAP推进剂。因为GAP是一种自身可维持燃烧的高能聚合物,所以GAP推进剂的燃速特性在本质上显然不同于通常的复合推进剂。测定的结果表明:GAP推进剂的燃速、压力指数、温度敏感系数和火焰结构在很大程度上依赖干添加的晶体浓度。这些观察到的燃烧速度特性与晶体粒子的浓度相关。     

GAP系复合推进剂的燃烧特性——理论燃烧性能与燃速

火箭用的固体推进剂要求具有比冲高和燃速范围宽的特性。为取得高比冲， 研究了以ＧＡＰ（缩水甘油叠氮聚醚）作燃料成分的复合推进剂理论燃烧性能与燃速。作为氧化剂探讨了高氯酸铵（ＡＰ）、硝酸铵（ＡＮ）和奥克托金（ＨＭＸ）。ＧＡＰ为生成热４９．３７ｋＪ／ｍ ｏｌ的高能物质， 而且有自燃性， 作为可以高速燃烧的燃料成分兼有很好的粘合剂特性。虽然ＧＡＰ的压力指数与温度感度高， 但添加ＡＮ或ＨＭＸ可以显著降低温度感度。而且ＧＡＰ系复合推进剂的燃速在用ＡＰ、ＨＭＸ或ＴＡＧＮ作氧化剂时受粒度的控制， 在用ＡＮ 作氧化剂时其燃速与粒度无关。利用粒状扩散火焰模型进行的探讨明确了上述特性。     

高燃速压强指数贫氧推进剂的研制

为了适应在不同巡航条件下（不同飞行高度和速度）富燃燃气流量可以调节的要求,用于非壅塞固体火箭冲压发动机贫氧推进剂的燃速压强指数必须大于０．５。文中论及了适应上述需求的推进剂应具有的燃速特性和力学性能,研究了ＡＰ粒度和燃速催化剂对推进剂燃速的影响,介绍了用于贫氧推进剂燃烧性能测试的设备及测试方法。研究表明,贫氧推进剂的燃烧机理与常规的ＡＰ推进剂燃烧机理之间存在显著的差异。文中提出了贫氧推进剂的稳态燃烧模型以及燃速温度敏感系数的计算模型,并对上述模型进行了计算研究。     

含TMETN的钝感推进剂燃烧特性数值模拟

通过分析三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)热分解特性,确定了TMETN的化学结构参数,模拟了含TMETN的钝感低特征信号推进剂的燃速和压强指数数据,阐明了TMETN对此类推进剂燃烧性能的影响规律,论述了某种有机钾盐消焰剂(KD)对此类推进剂燃速的作用效果。数值模拟结果显示,理论计算值与实测值吻合的很好;含TMETN的钝感低特征信号推进剂燃速随TMETN含量增加而降低,其压强指数增加;KD可提高此类推进剂的燃速,并可辅助“铅-铜-炭”复合燃烧催化剂增强此类推进剂的平台作用效果。     

GAP贫氧推进剂的燃速特性

用药条燃烧器评价了以缩水甘油叠氮聚醚（GAP）为主要成分的贫氧推进剂燃速特性,在该贫氧推进剂中添加少量高氯酸铵（AP）时燃速略有下降,添加AP和铁化合物时,在低压区燃速增加,在燃速调节剂有效的低压区,AP的粒度越小燃速越高,添加AP和铁化合物时,在低压区燃速增加的同时,燃速的压力指数变小,而且燃速的温度敏感度也下降。