高压平台浇铸无烟改性双基推进剂综合性能研究

介绍了浇铸无烟改性双基推进剂的工艺特点及主要性能,为国内制式武器用无烟推进剂综合性能参数的选择提供了参考。     

粒铸无烟推进剂研究

介绍了国内一种新型的固化推进剂和它的制造工艺－造粒浇铸工艺及用该工艺制造的无烟推进的主要性能，为国内固体推进剂增添了一个新的品种。     

高能单元推进剂TKX–50能量特性计算研究

在比较高能量密度化合物奥克托今(HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL–20)和1,1′–二羟基–5,5′–联四唑二羟胺盐(TKX–50)性质的基础上,采用最小自由能法,计算不同压强下3种化合物作为单元推进剂的性能。在标准条件(pc:p a=70︰1)下计算了分别以CL–20和TKX–50替代HMX后所得推进剂配方CL–20–CMDB和TKX–50–CMDB的性能。结果表明,TKX–50具有较高的爆轰性能,在1～10 MPa下TKX–50具有较低的燃温、较高的特征速度和高于HMX的比冲,其燃烧产物平均相对分子质量较低;用于复合改性双基推进剂配方中,不仅提高了比冲,而且有效降低了火箭发动机排气羽流中的二次烟。     

提高螺压高能改性双基推进剂性能的研究

研究了Ａｌ粉、ＲＤＸ及高氮量硝棉对螺压高能改性双基推进能量的贡献，配方选择了比较合适的Ａｌ粉、ＲＤＸ含量，解决了采用高氮量硝棉的推进剂的力学性能问题。另外对含能催化剂进行了开发研究，并成功地用在火药中，使得螺压高能改性双基推进剂的性能有了大幅度的提高。     

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。     

改性双基推进剂主要组分的高压热分解特性

利用高压差示扫描量热仪测试了改性双基推进剂常用的ＮＣ、ＮＧ、ＲＤＸ、ＨＭＸ等几种主要组分在常压及不同压力下的热分解行为,揭示了它们的热分解行为与压力的关系,并进一步分析探讨了各组分对推进剂燃烧性能的影响。     

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.     

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。     

有机铅盐对高能改性双基推进剂燃烧性能和热分解的影响

研究了3种有机铅盐燃烧催化剂NTO铅(NTO-Pb)、水杨酸铅(Sa-Pb)和硬脂酸铅(St-Pb)对高能改性双基推进剂(HEMDB)不同压强下的燃烧性能和热分解的影响.结果表明,有机铅盐燃烧催化剂对HEMDB推进剂的燃烧性能和DSC特征量均有影响;NTO-Pb、Sa-Pb和St-Pb可促进HEMDB推进剂中RDX的热分解;HEMDB推进剂的燃速和DSC特征量均随压强的升高而增大,在1～10MPa压强下该类推进剂的燃速与DSC特征量线性相关.     

新型高能叠氮硝胺发射药高压燃烧稳定性研究

为了研究高能发射药膛内燃烧规律,通过半溶剂法制备了一种火药力高达1240J/g的新型高能叠氮硝胺发射药(ADR),采用高压密闭爆发器和30mm高压模拟试验装置,分别研究了不同温度下ADR发射药定容高压燃烧性能和装填密度、温度以及石墨光泽处理对ADR发射药膛内高压燃烧稳定性的影响。结果表明,不同温度条件下(-40、20和50℃)ADR发射药静态及动态燃烧性能稳定性良好,燃烧过程无异常;随着温度的增加,ADR发射药点火性能提高,增加了膛内燃烧稳定性;装填密度0.48~0.64g/cm³范围内,随着装填密度的增加,ADR发射药膛内压力波强度逐渐增加,但增长幅度减小;对发射药进行石墨光泽处理,增加了ADR发射药起始缓燃效果,使不同温度下膛内压力波强度明显降低;与RGD7发射药相比,ADR发射药火药力较高,爆温较低,发射装药膛内高压燃烧稳定性相当,在高膛压环境中应用前景较好。     

叠氮推进剂的感度和能量特性研究

对叠氮推进剂的感度和能量特性进行了理论计算,得到了采用硝化甘油/低感度硝酸酯混合体系来降低冲击感度和摩擦感度的有效方法,以及高能量叠氮缩水甘油醚(GAP)推进剂各主要组分含量。增塑剂为硝化甘油/丁三醇三硝酸酯(NG/BTTN),增塑比为2.0,Al粉、高氯酸铵(AP)和奥克托今(HMX)质量分数分别为18%、30%和22%。     

热塑性聚氨酯弹性体在改性双基推进剂中的应用

为了改善力学性能,合成了与硝化甘油(NG)、硝化纤维素(NC)具有良好相溶性的新型热塑性聚氨酯弹性体(TPUE),并应用于改性双基推进剂研究中。研究了热塑性聚氨酯弹性体对硝胺改性双基推进剂的能量性能、力学性能、燃烧性能以及工艺性能的影响。结果表明,在改性双基推进剂中引入TPUE,推进剂的工艺性能、力学性能,尤其是低温力学性能明显提高,燃速和爆热会稍有降低。     

复合改性双基推进剂燃烧性能研究

采用近距摄影、扫描电镜、电子能谱、X-射线衍射等多种技术,对CMDB（复合改性双基）、Al-CMDB、Mg／Al-CMDB推进剂燃速和火焰结构进行了研究。结果表明,在CMDB推进剂中添加A1、Mg／A1等金属燃料,改变了火焰结构;Mg／Al合金可提高金属燃料Al粉的燃烧效率。     

高能量、高强度发射药配方研究

从理论和实验两个方面对一种高能量、高强度发射药进行了探讨，确定了以混合硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯作为发射药网络结构的主体。研究了发射药的基本配方，并初步测定了燃烧性能、力学性能。结果表明：聚醚聚氨酯发射药具有较高的能量(火药力高于1251KJ／kg)，同时具有良好的力学性能，特别是良好的低温力学性能。对该发射药的加工方法进行了初步的摸索，用挤压成型方式制成了多孔发射药。可以预见，此类发射药会成为一类具有应用前景的高能、高强度发射药。     

高压水射流撞击推进剂壁面稳态流场的数值模拟

针对固体推进剂装药销毁和破碎工程的实际需求,采用N-S控制方程和标准k-ε湍流模型,基于FLUENT商用软件数值模拟了高压水射流撞击固体推进剂壁面的稳态流场。计算结果显示,喷嘴出口直径、靶距和射流攻角对射流轴向速度、壁面压力均有显著影响;在射流压力为50M Pa时,自由射流等速核区长约34mm,其直径小于喷嘴出口直径,说明射流受到空气的干扰,外围液态水发生了汽化。     

GAP高能推进剂工艺性能调节

分析了聚叠氮缩水甘油醚(GAP)高能推进剂工艺性能不佳的原因,提出了调节其工艺性能的技术途径,研究了氧化剂粒度级配、浇注温度、混合工艺、不同相对分子质量黏合剂组合使用、提高力学性能添加剂、固化催化剂和工艺助剂等对GAP高能推进剂工艺性能的影响,通过合理配置混合工艺、组合使用工艺助剂TE和力学性能添加剂TD,可有效改善GAP高能推进剂的工艺性能。     

高能固体推进剂层间界面结构的XPS研究

采用X射线光电子能谱（XPS）中先进的线扫描技术分析表征了某含聚氨酯（PU）涂层的高能固体推进剂在不同层间界面上的元素组成分布和含量变化。结果表明,随线扫描点从推进剂向PU涂层推进,元素Si含量呈上下波动趋势,Cl和Pb含量逐渐下降,且存在一定程度的组分迁移。元素过渡点C1s、N1s峰的分峰拟合得出推进剂和聚氨酯涂层的2种不同组分中C1s、N1s特征峰各自不同的结合能,从而可定性区分推进剂组成随扫描点的变化情况。     

PGN——高能量密度固体推进剂含能组分

综述了聚缩水甘油醚硝酸酯(PGN)的性能、合成方法及应用研究。PGN是一种高密度、富氧的低感度含能黏合剂,兼有黏合剂和增塑剂作用,可用于大型运载火箭洁净推进剂、少烟推进剂及钝感PBX炸药。