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。     

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。     

炭黑粒度对CMDB推进剂燃烧性能的影响

用燃速测试、扫描电子显微镜(SEM)和光电子能谱仪(EDS)研究了炭黑粒度对复合改性双基(CMDB)推进剂燃烧性能和熄火表面的影响.结果表明,将炭黑与铅、铜盐催化剂复配使用能够大幅度提高CMDB推进剂的燃速并降低压强指数,且炭黑粒度越小效果越显著,这可能与炭黑对铅、铜盐凝聚的阻滞作用有关.     

提高复合固体推进剂燃速催化剂催化效率的途径

本文从燃速催化剂的浓度,催化界面,催化剂间的协同效应,以及对现有燃速催化剂进行改性等几个方面综合阐述了提高过氯酸铵复合固体推进剂燃速催化剂催化效率的途径,并用Summerfield燃烧理论作了说明。一、引言固体推进剂的燃烧速度是表征固体推进剂燃烧特征的一个重要参数。在实际应用中,随着发动机的用途不同,对固体推进剂的燃速高低要求也不一致。例如,助推器要求高燃速的     

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.     

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。     

含LLM-105无烟CMDB推进剂的燃烧性能

采用燃速-靶线法研究了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)的含量和粒度、不同复合燃烧催化剂(A-Pb/A-Cu/CB、B-Pb/B-Cu/CB、C-Pb/C-Cu/CB)及辅助增塑剂(三醋酸甘油酯(TA)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP))对含LLM-105无烟复合改性双基(CMDB)推进剂燃烧性能的影响。结果表明,随着LLM-105含量的增加,不同压强下推进剂的燃速均有明显降低,添加质量分数25%的LLM-105可使10MPa下推进剂的燃速下降达53.3%;粗颗粒LLM-105降低推进剂燃速的效果优于细颗粒,用粗颗粒LLM-105替代等量细颗粒LLM-105,可使不同压强下推进剂的燃速降低,10MPa下推进剂的燃速降低1.5mm/s;添加C-Pb/C-Cu/CB催化剂,推进剂在6~18MPa下的压强指数由0.43降至0.25。用TA替代DEP,可降低推进剂的燃速及压强指数。     

双基系推进剂的燃烧波特性及燃烧机理问题

本文阐述了用温度分布测量、高速照相、燃速测量、熄火表面分析等方法观测到的双基(DB)、双基平台(DBP)、复合改性双基(CMDB)推进剂的燃烧波特性,并对今后应加强研究的两个燃烧机理方面的课题提出了看法。     

双基系推进剂的燃烧波特性及燃烧机理问题

本文阐述了用温度分布测量、高速照相、燃速测量、熄火表面分析等方法观测到的双基(DB)、双基平台(DBP)、复合改性双基(CMDB)推进剂的燃烧波特性,并对今后应加强研究的两个燃烧机理方面的课题提出了看法。     

纳米催化材料与超细高氯酸铵的均匀复合及对复合改性双基推进剂的增速降感研究

为了提高复合改性双基推进剂的燃速，采用超音速气流粉碎技术将纳米催化材料(纳米亚铬酸铜、纳米氧化镉)原位分散于超细高氯酸铵(AP)表面，制备出纳米催化材料/超细AP复合物，并应用于改铵铜(GATo)高燃速改性双基推进剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热测试(DSC)、机械感度测试、静电火花感度测试等方法对纳米催化材料/超细AP复合粒子进行了分析表征，对制得的含纳米催化材料/超细AP复合粒子的GATo推进剂分别进行了燃烧性能、力学性能、机械感度和安定性研究。结果表明，在超音速气流粉碎力场作用下，在实现AP超细化的同时，实现了纳米催化材料在其表面的原位均匀分散，既提高了超细AP的热分解速率，又降低了超细AP的机械感度。与空白GATo推进剂相比，含有纳米催化材料/超细AP复合粒子的GATo推进剂燃速从55mm/s提升至70.27mm/s(20℃、10MPa),增幅达27.8%,力学性能和安定性基本保持不变，摩擦感度从95%降至80%,撞击感度特性落高值从13.9cm提高到14.7cm,实现了CMDB推进剂的高燃速与低感度的有效平衡。     

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。     

一种非铅催化硝胺改性双基低燃速低燃温推进剂

为降低双基低燃速低燃温推进剂的燃速、燃温,将含能添加剂PQ加入含HMX的CMDB推进剂中。研究了含能添加剂PQ与HMX复配后部分取代配方中的NC和NG对燃速、燃温的影响,并采用常规的Pb—Cu盐复合催化剂和非铅催化剂体系对该配方体系的燃烧性能进行了调节。结果表明,加入适量的复合含能添加剂能有效降低推进剂的燃速和燃温,可使推进剂理论燃温低于1200K,燃速低于2．5mm／s（10MPa,20℃）;与常规Pb—Cu盐催化剂相比,非铅催化剂的催化效率更高,配方的燃烧性能更好,压强指数可低至0．16（3～7MPa）,获得平台燃烧。含能添加剂PQ降低燃速、燃温的原因是加入PQ后,推进剂的能量水平下降以及PQ在分解时的熔化吸热降低了化学反应速率。     

含相稳定硝酸铵CMDB推进剂的机械感度和燃烧性能

通过测试撞击感度、摩擦感度和燃速,研究了含相稳定硝酸铵(PSAN)的改性双基(CMDB)推进剂的燃烧性能和机械感度。结果表明,PSAN可改善CMDB推进剂的机械感度;用PSAN作氧化剂,其推进剂的燃速低于RDX作氧化剂的燃速,压强指数高于后者的压强指数;1～5MPa压力范围内随PSAN在配方中含量的增加,推进剂的燃速降低,压强指数升高。     

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。     

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。     

提高复合固体推进剂燃速催化剂催化效率的途径

本文从燃速催化剂的浓度,催化界面,催化剂间的协同效应,以及对现有燃速催化剂进行改性等几个方面综合阐述了提高过氨酸铵复合固体推进剂燃速催化剂催化效率的途径,并用Summerfield燃烧理论作了说明。     

PNI对RDX/Al-CMDB推进剂燃烧性能的影响

采用吸收-压延方法制备了含4-硝基咪唑铅盐(PNI)的RDX/Al-CMDB推进剂样品,用靶线法测试了其燃速,研究了PNI与炭黑组成的二组元催化剂,PNI、炭黑和安定剂组成的三组元催化剂,PNI与不同种类铅盐组成的多组元催化剂对RDX/Al-CMDB推进剂燃烧性能的影响。结果表明,PNI是一种有效的含能燃烧催化剂;PNI与炭黑或β铅盐的混合物可使推进剂出现平台或麦撒燃烧;当PNI的质量分数为4.0%时,推进剂的压强指数降至0.07;1.0%PNI和2.5%β-Pb的混合物使推进剂的压强指数降至-0.13。含PNI改性双基推进剂的燃速可调,出现平台或麦撒区间。     

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。     

纳米催化剂对双基系推进剂燃烧性能的影响

研究了10种不同纳米催化剂对双基或RDX—CMDB推进剂燃烧性能的影响,发现经表面处理的纳米复合物(n—TPCC)是一种非常有效的纳米催化剂,它使得双基推进剂在6～10MPa呈现麦撤燃烧特征,8～IOMPa的压力指数为-0．867;改进n—TPCC加入方法后,可显著提高n—TPCC在低压下的催化效率;在RDX—CMDB推进剂中,n—TPCC与碳黑复合后,其催化效率进一步提高,且使推进剂在12-22MPa出现了一个宽压力范围的平台区,燃速压力指数小于0．3。     

不同纳米材料含量对RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响（英文）

为研究3种纳米材料含量对改性双基推进剂燃烧性能的影响,系统地测试了含纳米铜粉(n-Cu)、纳米镍粉(n-Ni)和碳纳米管(CNTs)的含RDX改性双基(RDX-CMDB)推进剂的燃速。在此基础上,通过分析火焰结构、熄火表面和热分解特性探究了n-Ni对RDX-CMDB改性双基推进剂燃烧性能的影响机理。结果表明,质量分数为0.6%的n-Ni使RDX-CMDB推进剂6～16MPa的压强指数由0.29降至0.11。质量分数为0.8%的CNTs使已经含有Pb-Cu-C三组元催化剂的RDX-CMDB推进剂10MPa的燃速从17.12mm/s提高到22.12mm/s。n-Ni使RDX-CMDB推进剂分解放热量增加42.7%,同时提高了推进剂的燃面温度,这可能是n-Ni提高RDX-CMDB推进剂燃速的原因之一。