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.     

过渡金属催化剂对低燃温双基推进剂性能的影响

为探索过渡金属催化剂粒度对低燃温双基推进剂燃烧性能、点火性能的影响,分别测试了含不同粒度(1μm、3μm、5μm)过渡金属催化剂及粒度级配的低燃温双基推进剂的燃速。以压强指数较小作为优选标准,对优选配方进行放大试验。采用螺旋压伸成型工艺制备了Φ50mm标准发动机药柱并进行发动机点火试验。结果表明,过渡金属催化剂可显著改善推进剂在低压下的燃烧性能,降低压强指数及临界燃烧压强,使推进剂在2MPa下能稳定燃烧。该装药在低温下(-40℃)点火正常、燃烧稳定。     

适应高压强的HTPB推进剂的燃烧性能

为改善高压强下HTPB推进剂的燃烧特性,研究了碳酸盐复合调节剂、二茂铁衍生物G、高氮化合物M、纳米铝粉和纳米金属氧化物对HTPB推进剂燃烧性能的影响.结果表明,碳酸盐复合调节剂能够降低推进剂的燃速和压强指数;二茂铁衍生物G能够提高推进剂的燃速,同时将推进剂在8.60～17.12MPa下的压强指数降至0.27;高氮化合物也可降低推进剂的燃速和压强指数;将高氮化合物M与二茂铁衍生物G配合使用可将推进剂在8.63～16.48MPa下的压强指数降至0.24; 纳米铝粉和包覆的纳米金属氧化物可明显降低推进剂的燃速压强指数.     

低铝含量HTPB固体推进剂的燃烧特性

为研究低铝含量推进剂的燃烧特性，以铝粉质量分数5%的低铝含量HTPB推进剂为对象，以铝粉质量分数12%～18%的HTPB推进剂为参比，通过水下声发射、BSFΦ75及BSFΦ165标准试验发动机等测试方法研究了低铝含量推进剂的燃烧性能和能量性能。结果表明，同一固含量条件下，低铝含量推进剂燃速较高，压强指数没有明显变化；铝粉粒度越细，低铝含量推进剂燃速和燃速压强指数越大；经BSFΦ75发动机内弹道p(压力)—t(时间)曲线验证，8～10MPa内低铝含量推进剂燃烧稳定；经BSFΦ165发动机试车验证，7MPa下，低燃速低铝含量推进剂实际比冲2387N·s/kg,比冲效率达到97.3%,高燃速低铝含量推进剂实际比冲2465N·s/kg,比冲效率达到98.6%。低铝含量推进剂燃烧效率高，相近燃速下低铝含量推进剂与常规铝含量推进剂能量在同一水平。     

AP和铝粉对AP-CMDB推进剂燃烧性能的影响

通过测定推进剂不同压强下的燃速和压强指数,研究了高氯酸铵(AP)和铝粉的粒度及含量对AP-CMDB推进剂燃烧性能的影响.结果表明,减小AP粒度和增大铝粉粒度均能有效提高AP-CDMB推进剂的燃速,推进剂在10～20 MPa压强范围内的燃速压强指数随AP和铝粉粒度的减小而明显增大;铝粉的质量分数低于14%时,调节不同比例的AP和铝粉含量对AP-CMDB推进剂的燃烧性能影响不明显,铝粉的质量分数高于14%时,由于铝粉燃烧不完全导致推进剂的燃速降低.     

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。     

含硝酸铯丁羟推进剂的燃烧性能与电学特性

为研究磁流体发电机用推进剂的燃烧性能与电学特性,用量热法、靶线法与微波干涉法测试了不同配方丁羟推进剂的燃烧热、压强指数及燃烧产物的电子浓度值,分析了硝酸铯、Al和AP含量对丁羟推进剂燃烧热、燃速及电子浓度的影响。结果表明,随硝酸铯含量的增加,推进剂燃烧热逐渐降低,当铝粉质量分数为18%,硝酸铯质量分数低于6%时,燃烧热为6000kJ/kg;AP含量对压强指数有较大影响,当AP质量分数从61.1%增至63.15%时,推进剂的压强指数提高13%以上。硝酸铯可显著提高推进剂燃烧产物的电子浓度,使其平均电子浓度增至1.9×10~(12)cm~(-3),较不含硝酸铯盐相同配方的推进剂的燃烧产物提高1000倍以上。     

化学结构对平台推进剂催化燃烧性能影响的理论分析

利用建立的以准一维气相反应流为基础的推进剂稳态燃烧模型,计算了推进剂配方组成对催化燃烧性能的影响,从化学结构的角度分析了平台燃烧的影响因素。由此解释了平台燃烧全过程的化学本质和推进剂燃速压强指数的化学本质,提出了平台推进剂配方和燃速优化设计的原则,为燃速和燃速压强指数的调节提供了理论依据,其结论与国内外实践结果相一致。     

铅盐对无烟NEPE推进剂燃烧性能的影响

通过测定不同压力下推进剂的燃烧性能以及熄火表面元素分析,研究了3种铅盐(LF、LP和LC)对无烟NEPE推进剂燃烧性能的影响。结果表明,LF、LP或LC使该推进剂的压强指数在3～5MPa压力范围内降至0.33～0.48,5～12MPa降至0.18～0.58。推进剂熄火表面元素分析结果表明,LF和LP中的铅元素在推进剂燃烧过程中更易于在燃面富集,而LC中铅元素在燃面上的富集程度相对较弱,这与3种铅盐对无烟NEPE推进剂的燃速催化效果一致。     

一种高能固体推进剂定压燃烧温度的确定方法

根据推进剂爆热与燃烧温度的正相关性，提出高能固体推进剂实际定压燃烧温度的确定方法；阐述并明确了爆热末态产物为准稳态非绝对稳态(自由能最小)的事实；根据高温燃烧产物降温到298K确定了爆热末态燃烧产物，计算了推进剂理论定压爆热；测试不同样品质量的推进剂爆热，得到最大爆热值作为推进剂的实际定容爆热；通过测试定容爆热实验末状态的实际温度和压强，建立了定容爆热末状态燃气摩尔数的测试方法，获得了实际最大定压爆热。结果表明，根据爆热效率得到某高能推进剂在6.86MPa、10MPa、15MPa和20MPa下的实际能达到的最大定压燃烧温度分别为3598.02K、3636.40K、3675.54K和3702.82K,20MPa下的温度误差最大为252.28K,该值低于传统测温技术的误差。因此通过爆热间接确定高能固体推进剂的实际定压燃烧温度是合理的。     

RDX-CMDB推进剂燃速温度敏感系数的实验研究

为了揭示RDX-CMDB推进剂中各常见组分对其燃速温度敏感系数的影响规律,制备了一系列含RDX、铝粉及燃烧催化剂的CMDB推进剂样品。采用氮气靶线法测得其在2~14MPa下的燃速温度敏感系数(σp)。讨论了RDX含量、铝粉、燃烧催化剂对RDX-CMDB推进剂燃速温度敏感系数的影响。结果表明,提高工作压强、增加RDX含量、添加燃烧催化剂均有助于降低RDX-CMDB推进剂在一定初始条件下的燃速温度敏感系数。配方中引入铝粉后可降低中低压下RDX-CMDB推进剂的燃速温度敏感系数,且燃速温度敏感系数几乎不随压强变化而变化。选用含邻苯二甲酸铅和没食子酸铋锆作燃烧催化剂,均可在2~10MPa下降低RDX-CMDB推进剂的燃速压强指数,同时降低燃速温度敏感系数。     

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。     

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。     

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。     

撞击作用下螺压复合改性双基推进剂药片的响应

采用落锤仪研究了螺压复合改性双基(CMDB)推进剂药片在撞击作用下发生分解、燃烧或爆炸响应的临界值,获得了不同RDX含量、样品厚度及样品温度对推进剂在撞击作用下响应临界值的影响规律。结果表明,在推进剂中引入RDX不会增加推进剂对撞击刺激的敏感程度;RDX的质量分数为0~54.5%时,随着RDX含量的增加,推进剂药片对撞击刺激的敏感程度逐渐降低;样品厚度为1、2、3mm时,随着样品厚度的增加,推进剂药片对撞击刺激的敏感程度显著降低;推进剂在70℃时对撞击刺激比25℃时更加敏感。     

纳米PbO和Bi_2O_3粉的制备及对推进剂燃烧性能的影响

用 Pb(NO3 ) 2 、Bi(NO3 ) 3 和 Na OH为原料 ,通过室温固相反应 ,制备出纳米 Pb O和纳米 Bi2 O3 粉末 ,用 X-射线衍射仪和透射电镜对产物的组成、大小和形貌进行了表征。用纳米 Pb O和 Bi2 O3 作燃速催化剂 ,在 RDX- CMDB推进剂中进行了配方试验研究。实验结果表明 ,纳米 Bi2 O3 能够提高推进剂的燃速 ,同时降低压强指数。     

Combustion Effects of Nitrofulleropyrrolidine on RDX‐CMDB Propellants

The effect of N‐methyl‐2‐(3‐nitrophenyl)pyrrolidino[3′,4′:1,2]fullerene (mNPF) on the decomposition characteristics of hexogen (RDX) was investigated using differential scanning calorimetry (DSC). The results show that mNPF can accelerate the decomposition of RDX, the peak temperature (T_p) of the exothermal decomposition is reduced by 6.4 K, and the corresponding apparent activation energy (E_a) is decreased by 8.7 kJ mol⁻¹. N‐methyl‐2‐(3‐nitrophenyl)pyrrolidino[3′,4′:1,2]fullerene (mNPF), carbon black (CB), and C₆₀ were used as combustion catalysts to improve the combustion performance of a composite modified double‐base propellant containing RDX (RDX‐CMDB). The burning rate experimental results show that mNPF has a stronger catalytic effect than C₆₀ and CB. The magnitude of the effect of the three carbon substances on the enhancement of the burning rate is as follows: mNPF>C₆₀>CB. The catalytic effects of different contents of mNPF on the burning rates of RDX‐CMDB propellants were also studied, and the results show that the burning rates of RDX‐CMDB propellants are improved with increasing mNPF content. The plateau burning rate of a RDX‐CMDB propellant can be increased to 19.6 mm s⁻¹ when 1.0 % mNPF is added, and the corresponding plateau combustion region occurs at 8–22 MPa.     

The energy and pressure exponent of composite modified double-base propellant

The paper describes an analysis on the energy and pressure exponents of composite modified double-base (CMDB) propellants. The evaluation of the energy was conducted by means of a thermodynami- cal program. Propellant burning rates were determined by the strand burner method. In the AP-based composition, the energy is enhanced and the pressure exponent reduced with increasing AP content. When AP is partially or entirely replaced by the nitramines HMX or RDX, Isp is improved, and the pressure exponent is inevitably increased. A mixture of lead salicylate or lead o-amino benzoate and copper 2,4- or 3,5-dihydroxy benzoate produces a remarkable effect on the burning nature of the CMDB propellant. It was noted that the pressure exponent decreases from 0.66 to 0.48 with lead and copper salts added at 3.0% in AP-Al, 0.82 to 0.60 at 2.0% in RDX-Al and 0.72 to 0.54 at 2.5% in RDX-AP-Al compositions, respectively.     

新型高能高强度JMZ发射药的燃烧特性

为探索混合硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯黏合剂体系的新型发射药的燃烧性能,通过密闭爆发器常规实验和高压实验．研究分析了JMZ发射药在不同压力范围的燃烧特性。结果表明,JMZ发射药在低压下的燃速压力指数较大,具有高含量RDX硝胺发射药的共同特征,但在高压下的燃速压力指数逐渐变小,与制式发射药相当,在燃速压力指数的变化过程中不存在明显的转折现象。另外,JMZ发射药在起始阶段表现出了良好的燃烧渐增性,对身管武器的应用是十分有利的。