HTPE钝感推进剂的子弹撞击和快速烤燃特性

理论计算了HTPE钝感推进剂(PET/AP/Al质量比为18∶64∶18)的质量比冲、特征速度和绝热燃烧温度,测试了推进剂的爆热和密度,依据GJB772A-97 601.2方法和GJB772A-97 602.1方法,测定了推进剂的机械感度,并与HTPB推进剂进行了比较,评估了HTPE钝感推进剂的子弹撞击和快速烤燃特性。结果表明,HTPE推进剂在6.86MPa下的理论比冲为268.0s,实测爆热为7456J/g,实测密度为1.812g/cm~3,均大于HTPB推进剂;HTPE推进剂在低压下(1MPa)可稳定燃烧,并且具有较低的燃速压强指数,在1～18MPa下n≤0.42;推进剂具有较低的外界刺激感度,其中摩擦感度为0,撞击感度(特性落高H_(50))大于77cm,12.7cm子弹撞击试验和快速烤燃试验均表现为燃烧反应,具有较低的易损特性。     

纳米ZnO立方体催化AP热分解及其在HTPE推进剂中的应用

为改善高氯酸铵(AP)的性能,从而改善复合固体推进剂的燃烧性能,采用AP辅助的金属有机骨架结构(MOF)热分解法合成纳米ZnO立方体催化剂(n-ZnO/cube);采用XRD、FESEM、TEM等对其形貌进行了表征,分析了其比表面积和孔径分布;采用TG-DTA分析了其对AP热分解的影响;将其加入到HTPE推进剂中,测试了其对推进剂工艺性能、安全性能、力学性能及燃烧性能的影响。结果表明,n-ZnO/cube催化剂具有大的比表面积(70.5m2/g)和大量的孔道结构,将AP热分解的高温分解峰从413℃降至279℃,放热量从584J/g增至1520J/g,分解活化能从151.1kJ/mol降至65.3kJ/mol;将质量分数2%的n-ZnO/cube加入到HTPE推进剂中,推进剂的燃速(20℃,6.86MPa)从12.01mm/s提高到16.16mm/s,工艺性能、安全性能、力学性能、燃速压强指数(0.42,20℃,3~16MPa)、燃速温度敏感系数(2.02×10^-3℃^-1,-55~70℃,6.86MPa)均未受到明显影响,表明纳米ZnO立方体结构对AP热分解表现出良好的催化性能,是HTPE推进剂的一种具有潜力的燃烧调节剂。     

Al粉在高燃速AP/CMDB推进剂中的应用

采用量热仪、燃速仪、PDSC分别研究了含不同粒度和含量Al粉的高燃速AP/CMDB推进剂的爆热、燃烧性能与热分解特性。结果表明,推进剂爆热与Al粉的含量成正比;Al粉质量分数为0~8%时,对推进剂燃烧性能无明显影响;Al粉粒度由14μm减小至5μm时,推进剂爆热降低40J/g,热分解放热量增加107J/g,7~10MPa压强下推进剂燃速提高1~1.8mm/s,7~22MPa下压强指数由0.56降至0.50;当Al粉(质量分数3%)粒度减小为150nm时,推进剂的爆热降低93J/g,热分解放热量增加343J/g,18~22MPa压强下的燃速提高2~3mm/s。     

铜铬类催化剂对HTPE低易损推进剂燃烧性能的影响

采用差示扫描量热仪(DSC)研究了铜铬类燃速催化剂(亚铬酸铜CC01和铜铬复合氧化物CC02)对端羟基聚醚(HTPE)低易损推进剂中的高氯酸铵(AP)、改性硝酸铵(AN)、HTPE黏合剂体系热分解性能的影响。结果表明,加入少量的CC01和CC02均使AP高温分解峰温明显降低了16和29.7℃,AP高温分解活化能依次降低了16.65和22.59kJ/mol,均可提高AP的高温分解反应速率。CC01和CC02均使AN的热分解峰向低温方向依次前移了52.3和53.6℃,均降低了AN的分解活化能,使AN的热分解反应速率提高了3~4倍。CC01和CC02对HTPE黏合剂体系的热分解影响较小。在AP/AN/Al/HTPE低易损推进剂中,分别添加质量分数0.5%的CC01和CC02可显著提高HTPE低易损推进剂在3~15MPa下的燃速,可使推进剂在7MPa下的燃速分别提高34.1%和43.4%,但CC01和CC02对HTPE低易损推进剂在3~9MPa下的压强指数几乎无影响,而9~15MPa下的压强指数有所降低。     

Zr/Al基高能固体推进剂的能量特性分析

为探究锆粉含量对高能推进剂能量特性的影响规律,利用热力学计算软件CEA分析了不同锆含量的Zr/Al基NEPE推进剂和Zr/Al基叠氮高能推进剂的能量特性;通过计算这两种推进剂的燃烧温度、密度、比冲和密度比冲等能量特性参数,得到了锆含量对推进剂能量特性参数的影响规律,并将结果与ZrH_2/Al基高能推进剂进行对比分析。结果表明,随着Zr含量增加,NEPE推进剂的燃烧温度和比冲均呈下降趋势,密度比冲持续上升,但考虑推进剂的能量特性和高燃温条件下的不稳定燃烧,认为在推进剂中添加质量分数3%～5%的Zr粉较适中;随着Zr含量增加,叠氮高能推进剂的燃烧温度和比冲呈现先增后减的趋势,且分别在Zr粉质量分数为6%和3%左右达到最大值,推进剂密度比冲持续上升。ZrH_2/Al基推进剂的能量性能低于Zr/Al基推进剂的。     

端羟基聚醚的合成及其推进剂应用进展

从端羟基聚醚（HTPE）的合成方法和HTPE推进剂的配方组成、工艺、燃烧特性、力学性能、热稳定性、钝感特性等方面综述了HTPE的合成和HTPE推进剂的应用进展。介绍了HTPE的主要合成方法离子开环聚合法和端基偶联法等。讨论了HTPE推进剂目前的研究重点,并对其未来的研究方向进行了展望。     

HTPE黏合剂研究进展

端羟基嵌段聚醚（HTPE）由聚四氢呋喃和聚乙二醇组成,具有力学性能良好、含氧量高、柔顺性好、玻璃化转变温度低、静电感度低以及与硝酸酯增塑剂相容性好等特点,它的开发旨在改善端羟基聚丁二烯（HTPB）推进剂钝感特性。本文综述了HTPE黏合剂的合成方法、力学性能、玻璃化转变温度、热性能及HTPE推进剂的燃烧性能,并对其前景进行了展望。     

HTPE/PCL四组元推进剂药浆的流变性能

为研究聚ε-己内酯(PCL)加至推进剂配方后的流变特性,采用流变测试仪对比了HTPE和HTPE/PCL四组元推进剂药浆在不同温度及剪切速率下的流变性能,并优化工艺参数。结果表明,HTPE和HTPE/PCL推进剂药浆的剪切应力与剪切速率呈指数增长,表观黏度呈假塑性流体剪切变稀的流动特性;温度升高能降低药浆的剪切应力、表观黏度及黏度系数,增加剪切速率指数;HTPE/PCL推进剂药浆的流动活化能为3.90×10~4kJ/mol,略高于HTPE推进剂药浆(2.75×10~4kJ/mol)。引入PCL对推进剂药浆工艺性能无明显影响,HTPE/PCL推进剂药浆较佳的工艺温度为50～60℃,适用期为270～329min。     

DB/AP系燃烧剂的设计与性能研究（英文）

设计了以双基(DB)推进剂、高氯酸铵(AP)为主要组分的燃烧剂,并加入金属可燃剂B、Mg、Al来调整燃烧剂的燃烧性能,采用全自动量热仪、数码摄像机、热电偶和TG-DSC测试了燃烧剂的燃烧热、燃速、火焰温度和热性能。结果表明,金属粉的加入可以提高燃烧剂的燃烧热、燃速和火焰温度,并可以改变其火焰结构;对于长距离、高沸点物质的引燃,3种金属粉中B粉的效果最佳,DB/AP/B的火焰温度可达1 070℃,火焰长度达25cm,其燃烧过程也更稳定,而DB/AP/Mg和DB/AP/Al在燃烧过程中产生大量的火星;AP和金属粉对DB推进剂的热分解没有影响。     

加速度场对固体推进剂燃烧性能的影响研究进展

综述了有关加速度场对固体推进剂燃烧性能影响的研究情况,概括了固体推进剂的加速度敏感性的影响因素,Al粉和氧化剂粒度、金属粉含量、基础燃速等配方变量对加速度敏感性有显著影响,Al粉在加速度场的作用下滞留在燃面,进而在燃面上团聚是导致含Al固体推进剂产生加速度效应的重要原因。对开展低加速度敏感性固体推进剂研究提出了若干建议。     

DB/AP系燃烧剂的设计与性能研究

设计了以双基(DB)推进剂、高氯酸铵(AP)为主要组分的燃烧剂,并加入金属可燃剂B、Mg、Al来调整燃烧剂的燃烧性能,采用全自动量热仪、数码摄像机、热电偶和TG-DSC测试了燃烧剂的燃烧热、燃速、火焰温度和热性能.结果表明,金属粉的加入可以提高燃烧剂的燃烧热、燃速和火焰温度,并可以改变其火焰结构;对于长距离、高沸点物质的引燃,3种金属粉中B粉的效果最佳,DB/AP/B的火焰温度可达1 070℃,火焰长度达25cm,其燃烧过程也更稳定,而DB/AP/Mg和DB/AP/Al在燃烧过程中产生大量的火星;AP和金属粉对DB推进剂的热分解没有影响.     

氧化石墨烯基含能配位聚合物对四组元复合推进剂热分解及燃烧催化作用

研究了3类典型氧化石墨烯基含能配位聚合物(GO-X)燃烧催化剂对四组元复合推进剂热分解特性和燃烧性能的影响;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了推进剂截面微观形貌;采用同步热分析(DSC-TG)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对含不同GO-X的推进剂的热分解特性及其气相分解产物进行分析;采用综合燃烧诊断系统获得了该型推进剂的火焰结构与燃面推移速度,并采用X射线粉末衍射(XRD)对凝聚相燃烧产物物相结构进行了分析。结果表明,含GO-X的推进剂固化充分、组分界面结构完整,表明GO-X对固化交联反应没有明显影响;GO-CHZ-Cu对四组元推进剂的热分解催化效应十分显著,使其放热量增加到3064.1J/g,相比于空白配方增加了35.0%。GO-CHZ-Ni同样对推进剂有一定的催化效应,该样品放热量为2456.1J/g,增幅为8.2%。与纯GO相比,GO-CHZ-Ni与GO-CHZ-Cu可大幅提高四组元复合推进剂在低压段(0.5～1.5MPa)的燃速,除GO-CHZ-Cu外,其他催化剂使推进剂随着压强增大,燃速的增幅更加明显,因此压强指数提高。含GO-CHZ-Cu推进剂的压强指数为0.34,与空白配方差别不大,但整体上燃速提升46.4%,并且凝相产物分析表明GO-CHZ-Cu可使Al粉的燃烧更加完全,进一步提高了能量利用效率。     

硼粉含量对Mg/PTFE富燃料推进剂性能的影响

为研究硼粉含量对镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)富燃料推进剂性能的影响,采用混合模压成型工艺制备了7种不同硼粉含量的Mg/PTFE推进剂药柱。用红外测温仪、TG-DTA、量热仪分别测试其燃烧性能、热分解性能和爆热,并测试了其机械感度。结果表明,加入硼粉后,推进剂的燃烧性能明显改善,硼粉质量分数为15%时,线性燃速和质量燃速达到最高;当硼粉质量分数为20%时,燃烧温度达到最高;随着硼粉含量的增加,爆热稍微降低,完全燃烧热随着硼粉含量的增加而增大;当硼粉质量分数为10%时,高温放热峰温度降低128℃,撞击感度和摩擦感度达到最高值。     

铝基核壳材料AP/Al的制备及性能研究

以AP和铝粉为原料,采用“AP预处理+表面沉积”两步法工艺制备了以铝粉为“壳”的铝基核壳材料AP/Al;采用SEM-EDS、粒度分析、密度测试等方法表征了AP/Al的表面形貌、元素分布、粒度分布和密度等物理特性,对比测试了铝基核壳材料AP/Al的感度性能、热分解性能、爆热及残渣活性铝含量并与AP/Al物理混合物进行了对比;运用Flynn-Wall-Ozawa方程计算了AP/Al物理混合物及铝基核壳材料AP/Al的分解活化能,并通过高速摄像机记录了铝基核壳材料AP/Al的燃烧特性。结果表明,铝基核壳材料AP/Al是以AP为“核芯”、铝粉为“壳”,密度为2.0485g/cm³的类球形颗粒;相比于物理混合物,铝基核壳材料AP/Al静电火光感度由27.94mJ提高至102.88mJ,AP低温分解和高温分解活化能分别提升10.9和9.0kJ/mol,爆热值未出现明显降低(物理混合物为9298.4J/g,铝基核壳材料AP/Al为9260.6J/g),但铝基核壳材料AP/Al残渣中活性铝质量分数降低90%以上;有别于传统铝粉燃烧的拖拽火焰,铝基核壳材料AP/Al燃烧时,铝液滴溅...     

双(二羰基环戊二烯铁)对高氯酸铵热分解性能的影响

采用SEM(扫描电镜)、XPS(X射线光电子能谱)等表征了双(二羰基环戊二烯铁)(简称Fe1)的微观形貌和Fe元素的价态,采用摩擦感度、静电感度和冲击感度测试了Fe1与推进剂相关组分HTPB(端羟基聚丁二烯)、AP(高氯酸铵)、HMX(奥克托今)的安全性能,采用DSC-TG(差热–热重)研究了AP/Fe1及HTPB/Al/AP/HMX/Fe1推进剂的催化热分解性能。结果表明:Fe1的pH为5.79,密度为1.76g/cm~3,其中Fe为零价;Fe1与推进剂相关组分HTPB、AP、HMX的安全性能良好;Fe1催化AP的热分解,AP的转晶峰温提前了2℃,低温分解峰和高温分解峰分别提前了6℃和54℃;在HTPB/Al/AP/HMX推进剂中添加质量分数为5%的Fe1,AP的高温分解峰提前48.1℃;Fe1具有大幅提高HTPB推进剂燃速的潜力。     

含N,N-二硝基哌嗪无烟改性双基推进剂的燃烧性能

以CMDB推进剂为基础,用N,N-二硝基哌嗪(DNP)替代推进剂中的RDX,研究了DNP含量、燃烧稳定剂(CaCO3、TiO2、MgO及Al2O3)、燃烧催化剂(铅盐、铅盐/铜盐、铅盐/铜盐/炭黑)对DNP-CMDB推进剂燃烧性能的影响。结果表明,DNP可明显降低无烟CMDB推进剂的燃速,当DNP完全替代RDX时,在18MPa压强下推进剂的燃速降低约68%;铅盐/铜盐/炭黑燃烧催化剂复配体系能够有效降低DNP-CMDB推进剂的燃速压强指数,使其出现平台燃烧效应。     

金属粉对NC/TMETN/FOX-7低敏感改性双基推进剂燃烧性能的影响

采用燃速-靶线法研究了铝粉(Al)、镁铝合金粉(Mg-Al)和硼粉(B)以及铝粉含量、粒度等对NC/TMETN/FOX-7改性双基推进剂燃烧性能(燃速和压强指数)的影响;采用单幅放大彩色摄影法研究了其火焰结构。结果表明,推进剂配方中添加金属粉可提高NC/TMETN/FOX-7改性双基推进剂的燃速,金属粉使推进剂燃速的增大幅度由大到小依次为:Al-MgAlB;随着Al粉(粒径12.5μm)质量分数由0增至10%,NC/TMETN/FOX-7推进剂的燃速先增大后减小,当铝粉质量分数为5%时推进剂燃速最高,达到21.19mm/s;NC/TMETN/FOX-7改性双基推进剂的燃速随着铝粉粒度的增大而增大,铝粉粒径由12.5μm增至45μm时,10MPa下推进剂的燃速由21.19mm/s增至24.47mm/s,8～14MPa的压强指数降至0.20以下;NC/TMETN/FOX-7推进剂的火焰结构与NC/NG基推进剂相似,由预热区、亚表面及表面区、暗区和火焰区组成,各区之间的界限不明显。     

少烟NEPE推进剂的表面和界面性能

根据表面和界面化学原理,应用动态接触角测量仪和表面-界而张力仪测试了少烟NEPE推进剂的黏合剂体系(PNT)、填料(HMX、AP和Al粉)和键合剂的表面和界面性能.结果表明,填料(HMX、AP和Al粉)与黏合剂体系(PNT)的界面张力(γsl)大小顺序为:γAl/PNT＜γAP/PNT＜γHMX/PNT,填料与黏合剂体系的黏附功(Wa)大小顺序为:Wa(Al/PNT)＞Wa(HMX/PNT)＞Wa(AP/PNT);键合剂能够自发吸附和分散在推进剂的填料(HMX、AP和Al粉)表面和黏合剂体系中;在推进剂制备过程中,键合剂吸附于填料表面形成的界面能够稳定保持在黏合剂体系中;键合剂能明显提高推进剂的强度和模量,改善填料颗粒与黏合剂体系的界面粘结性能,这与表面性能测试结果一致.     

铝基燃料高效燃烧新进展

<正>铝粉是推进剂中应用最为广泛的金属燃料，其燃烧时伴随的熔融团聚、不完全燃烧和二相流损失等现象，直接影响武器系统的安全性和有效射程。因此，铝基燃料的高效燃烧对于火炸药综合性能优化具有重要意义。近年来，燃烧与爆炸技术重点实验室纳米材料应用基础研究专业组开展了多类铝基燃料的高效燃烧技术研究，旨在持续提升含铝推进剂的释能水平。铝-金属核壳燃料的高效燃烧表面包覆改性是改善铝粉点火性能的重要策略。     

不同气氛对铝粉点火燃烧特性的影响分析

为了研究流化气体对粉末推进剂点火燃烧性能的提高作用,采用CO_2激光点火器和光纤光谱仪相结合的实验方法,研究了不同气氛条件下Al粉的点火燃烧特性。采用光谱信号拟合测温法计算了Al粉在不同气氛环境中的点火温度。结果表明,常压环境下,粒径1μm的Al粉在N_2O和空气氛围下的点火延迟时间分别为10ms和359ms,从点火成功过渡到全面燃烧的时间分别为829ms和1 579ms,说明Al粉在N2O环境中点火阶段的表面异相反应速率与燃烧阶段的反应速率均快于在空气中;粉径1μm的Al粉在N2O和空气环境下的点火温度分别为1 550~1 650K和1 450~1 500K,两者相近,但都明显低于毫米级Al粉的点火温度(2 300K),说明Al粉的点火温度受粒径影响较大。