NC基高能低敏感发射药的低温抗冲击强度

为研究NC基高能低敏感发射药的低温力学性能,通过改变配方中硝化棉(NC)的种类、增塑剂ZSJ-X的含量、FOX-7的含量以及RDX和FOX-7的粒度,制备了4种NC基高能低敏感发射药,采用电子万能材料试验机测试了其低温抗冲击强度。结果表明,降低黏结剂的含氮量,增加增塑剂ZSJ-X的含量,用FOX-7替代部分RDX,降低RDX和FOX-7的粒度,能够提高NC基高能低敏感发射药的低温抗冲击强度。当NC基高能低敏感发射药的配方(质量分数)为:NC(含氮量12.6%)37%、ZSJ-X 25%、FOX-7(粒径19μm)13%、RDX(粒径5μm)33%时,低温抗冲击强度最佳,达到7.75kJ/m2。     

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。     

RDX改性双基球形小粒药的燃烧特性

讨论了改性双基球形小粒药中RDX颗粒的分布和RDX热分解的特点,提出了RDX改性双基球形小粒药的燃烧机理。通过密闭爆发器实验测定了RDX改性双基小粒药的燃烧特性,并对实验结果进行了理论分析。结果表明,改性双基球形小粒药中RDX与双基火药基体的分解是各自独立进行的;随着压力的升高,改性双基小粒药的燃速将大于改型双基小粒药的燃速。     

含CL-20的NEPE固体推进剂的性能

用高能氧化剂六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)部分代替NEPE推进剂基础配方中的RDX,研究了CL-20含量、粒度大小对NEPE推进剂能量性能、燃烧性能、力学性能的影响规律。结果表明,在低铝含量NEPE推进剂中加入CL-20后,比冲可提高约54N.s/kg;加入CL-20后,NEPE推进剂在各压力点下的燃速明显比含RDX的NEPE推进剂燃速高,但压力指数差别不大;随着CL-20粒度的增加,燃速呈现先增后降的趋势,在105~125μm时达到最大值,燃速压力指数则表现为先降后增的趋势,105~125μm时最低,最低值为0.423;随CL-20粒径的变化,NEPE推进剂的力学性能有大幅度的变化,粒径为125~154μm时,其综合力学性能最佳。     

铝粉粒径对改性双基推进剂燃烧性能的影响

研究了3~10MPa、10~18MPa压力下,铝粉粒径对改性双基推进剂燃速和压强指数的影响。结果表明,随着铝粉粒度的增加,推进剂的燃速增加压强指数降低,3~10MPa下,压强指数从0.92降至0.51;在10~18MPa下,压强指数从0.74降至0.13。当铝粉粒度为24μm时,在10~18MPa含铝推进剂出现了平台燃烧。     

球形硝基胍粒径对改性单基发射药热安定性和力学性能的影响

为了改善改性单基发射药的安定性和力学性能,制备了含3种不同粒径(50、80和110μm)球形硝基胍(NQ)的改性单基发射药,通过差示扫描量热法、真空安定性试验和甲基紫试验研究了其热分解过程和热安定性,并测试了其抗冲击和抗压缩强度,分析了NQ粒径变化对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明,3种含球形NQ的改性单基发射药试样有两个热分解过程,第一个分解过程对应的是混合硝化棉的分解,第二个分解过程是RDX和NQ的分解,但是第二个分解过程不明显;随着NQ粒径从50μm增至110μm,发射药试样的热分解峰温从176.84℃提高至179.71℃;真空安定性试验中试样48h放气量从0.7558mL/g降至0.5964mL/g,甲基紫试纸变为橙色的时间从44min延长至54min,且加热5h后未发生爆炸;发射药试样的抗冲击强度从4.23kJ/m~2降至3.81kJ/m~2,抗压缩强度从56.93MPa降至53.85MPa。表明球形NQ粒径的增加有利于提高发射药的热安定性,但会降低其力学性能。     

还原型锡酸铅粒度对Al/HMX/CMDB推进剂燃烧性能及安定性的影响

为研究还原型锡酸铅粒度对Al/HMX/CMDB推进剂燃烧性能及安定性的影响,采用干筛法筛选6种不同粒度的还原型锡酸铅,制备了含不同粒度还原型锡酸铅体系的推进剂;通过燃速靶线试验、甲基紫试验与热加速老化试验得到推进剂的燃速、压强指数、甲基紫变色时间和贮存寿命。结果表明,随还原型锡酸铅粒径由7.0μm减至2.5μm,Pb²⁺及SnO₂的催化活性逐渐增大,活化中心愈多,该体系推进剂在15~20MPa范围内的燃速逐渐增加,压强指数由0.30减至0.17;同时还原型锡酸铅粒度的减小加速了该体系推进剂的自催化作用,造成其安定性下降,当还原型锡酸铅的粒径为2.5~3.5μm时,推进剂的安定性显著降低。     

含硝胺和铝粉的少烟改性双基推进剂表面和界面性能

研究了不同含氮量的硝化棉(NC)和不同粒度填料(Al、RDX和HMX)的表面性能,NC与填料之间的界面性能,以及表面和界面性能对含硝胺和铝粉的少烟改性双基推进剂力学性能的影响.结果表明,随着RDX、HMX以及A1粉粒度的减小,其表面张力逐渐增大,RDX、HMX与NC之间的界面张力随着RDX和HMX粒度或硝化棉含氮量的减...     

HNIW/GAP混合物燃速的实验研究与数值模拟

制备了HNIW/GAP二元混合物,在6～15MPa压强范围测试了其静态燃速,研究了HNIW含量和压强对混合物燃速的影响;分析了HNIW粒径与预热层厚度对HNIW/GAP混合物燃速的影响规律;基于Relay-Race模型对燃速进行了模拟;分析了燃速控制机理,并采用DSC对HNIW/GAP混合物进行了热分析研究。结果表明,Relay-Race模型可以预测HNIW低含量时的部分燃速,在6～9MPa下,混合物燃速随HNIW含量的增加而增大,在12～15MPa下,混合物燃速随HNIW含量增加先减小后增大;在压强低于约0.2MPa下,粒径62μm的HNIW颗粒低于预热层厚度,不经历自持燃烧,增大HNIW粒径可以促进混合物燃烧;在HNIW与GAP质量比为1∶1条件下,模拟的燃速增幅会随着粒径的增大而减小。当HNIW质量分数在0～30%时,混合物燃烧过程的反应控制区域由GAP转移至HNIW燃烧区域,从而导致燃速变化。     

含RDX低燃速丁羟推进剂的配方研究

为满足某发动机装药需求,设计了固体质量分数为87.5%含RDX的低燃速丁羟推进剂配方,采用最小自由能法进行理论计算,研究了RDX和改性草酸铵对热力学参数的影响.用BSFΦ165标准试验发动机测试了比冲和燃速.结果表明,含RDX低燃速推进剂配方中,RDX和改性草酸铵的含量影响其热力学参数.当RDX质量分数为(10.0%),改性草酸铵为2.0%时,低燃速推进剂的实测比冲为2 374 N·s·kg~(-1),比冲效率为0.919,燃速为4.12 mm·s~(-1);通过添加少量改性草酸铵、改变氧化剂的粒度级配,能够在保证推进剂能量基本不变的前提下,满足含RDX低燃速丁羟推进剂配方的低燃速指标要求.     

GAP改性单基球形药的表征

采用内溶法制备了由聚叠氮缩水甘油醚(GAP)改性的单基球形药,用扫描电子显微镜(SEM)、假密度测定器、激光粒度仪和傅里叶变换红外(FT-IR)对GAP改性单基球形药进行表征。结果表明,所制得的GAP改性单基球形药圆球率较高,颗粒间无粘结,流散性好;在驱溶时采取缓慢升高真空度和温度的方法可制得较好的GAP改性单基球形药,驱溶时间从10min增长至60min时,假密度从0.5467g/cm3增大至0.8315g/cm3,适宜的驱溶时间为40～50min;搅拌速度从700r/min提高至1 500r/min时,GAP改性单基球形药的中位粒径d50从134.53μm减小至59.80μm,适宜的搅拌速度为1 000～1 500r/min。     

CL-20含量及其粒度级配对NEPE推进剂燃烧性能的影响

采用静态与水下声发射法测试了CL-20含量及其粒度级配对NEPE推进剂燃速与压强指数的影响;采用DSC与TG-IR联用研究了CL-20对NEPE推进剂热分解行为的影响。结果表明,随着CL-20质量分数由42%增至50%,推进剂燃速与压强指数上升,燃烧效率提高,表明CL-20氧化能力高于GAP/硝酸酯含能黏合剂体系;随着CL-20/HMX、CL-20/Al质量比增高,推进剂燃速上升,燃烧效率上升;CL-20对推进剂燃速和压强指数的贡献高于HMX;随着CL-20/AP质量比增高,CL-20/AP混合体系分解产物氧化能力降低,燃烧反应速率降低,燃速降低;CL-20粒度级配对NEPE推进剂燃烧行为影响显著,当CL-20的粒径(d50)在5~50μm时,随着细粒度CL-20含量增高,推进剂燃速与燃速压强指数下降;当体系中存在超细粒度CL-20(d50=500nm)时,推进剂燃速与燃速压强指数随着超细粒度CL-20含量的增加而有所增加,4种粒度CL-20对NEPE推进剂燃速的贡献顺序为:粗粒度>中粒度>超细粒度>细粒度。     

用ACP提高固体推进剂的燃速

用快燃物ACP提高改性双基推进剂、AP／HTPB复合推进剂和N-15D推进剂的燃速,取得了非常显著的效果。在HMX和RDX改性双基推进剂配方中加入不同粒度不同含量的ACP,推进剂的燃速均能提高,压强指数基本无变化。在AP基复合推进剂配方中加入ACP,其燃速均有不同程度的提高,而且在7～15MPa的压强范围内,压强指数小于0．45。成功地进行Ф64mm发动机试验,并获得稳定的P-t曲线。N-15D推进剂配方的燃速较低,加入ACP后,燃速也有提高,压强指数稍有增大。结果表明,加入ACP后燃速提高效率分别是：HMX改性双基推进剂配方为40．62％,RDX改性双基推进剂配方为38．00％,复合推进剂配方为37．35％,N-15D推进剂配方为9．90％。     

NGu对含RDX硝胺发射药燃烧性能的影响

为从微观的角度研究NGu对含RDX的硝胺发射药燃速压力指数改变的影响,采用改进的小型点火燃烧模拟装置,在35MPa左右对几种发射药进行低压中止燃烧实验.通过SEM电镜观察发射药在低压下燃烧的表面状况.结果表明,在硝胺发射药的燃烧过程中,NGu在燃烧表面形成较厚的熔融层,抑制了RDX的爆燃;RDX的爆燃与燃烧表面熔融层之间的"均衡状态"影响发射药燃速压力指数的变化,当RDX与NGu质量比小于1时,燃速压力指数明显降低;当RDX和NGu同时存在时,发射药的燃烧表面有针状晶体生成.     

内弹道稳定剂对中高燃速RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响

以一种中高燃速改性双基推进剂配方为基础配方,添加不同粒度的Al_2O_3及不同品种的内弹道稳定剂,研究了6~20MPa下推进剂燃速和燃速压强指数的变化规律,并对其燃烧机理进行了分析。结果表明,添加Al_2O_3后推进剂的燃速降低,且随着压强的升高,燃速降低的幅度减小;不同品种的内弹道稳定剂对燃速及燃速压强指数降低和提高的幅度不同,TiO2提高了推进剂高压段的燃速,MgO几乎不影响推进剂燃速,而Al_2O_3、ZrO_2均降低了推进剂的燃速。添加不同粒度的Al_2O_3后,均使燃烧表面的催化剂含量(浓度)降低,改变了催化剂的催化效率,从而导致添加芳香铅A催化剂的推进剂中Al_2O_3粒径分别为10μm和2.5μm时,燃速相应降低0.25mm/s和1.25mm/s。不同品种的内弹道稳定剂对燃烧表面催化剂含量、分散均匀性、催化活性的影响不同,TiO_2、MgO的活性高于Al_2O_3和ZrO_2,从而表现出添加TiO_2、MgO的推进剂燃速高于添加Al_2O_3、ZrO_2的推进剂。     

Al和AP粒径对CL-20推进剂燃面团聚及凝相产物特性的影响

为了研究Al和AP粒径对CL-20推进剂燃面团聚及凝相产物特性的影响,通过铝颗粒团聚可视化拍摄结合凝相燃烧产物(CCPs)特性分析的方法,对CL-20高能推进剂中铝的团聚过程进行了拍摄,并收集了CCPs;统计了燃面处不同粒径团聚物的滞留时间,对CCPs进行了微观形貌观察、物相分析及粒度分布测量,分析了Al和AP粒径对CL-20推进剂团聚及CCPs特性的影响。结果表明,随着团聚物粒径的增大,燃面处团聚物的滞留时间逐渐增大;对于粒径分布在60～270μm之间的团聚物,其滞留时间在1～20ms; CCPs中主要存在Al_2O_3和Al两种物质,包括粒径约1μm的氧化铝烟尘颗粒和粒径大于100μm的团聚物颗粒;Al粒径的减小导致CCPs最大峰值粒度增大,1μm左右的粒子体积分数增大,团聚程度增大;AP粒径的减小导致CCPs最大峰值粒度减小,1μm左右的粒子体积分数减小,团聚程度减小。     

黄麻纤维增强聚丙烯界面剪切强度的研究

研究了黄麻纤维增强聚丙烯体系中黄麻的表面处理以及基体中改性剂和无机填料对界面剪切强度的影响。实验表明,NaOH 和硅烷偶联剂（KH550）表面处理以及基体改性均能够增强界面黏结,当 NaOH 浓度为2%时界面剪切强度达到5.3 MPa,且处理时间对界面剪切强度影响不大;KH550浓度为0.5%时界面剪切强度达到5.5 MPa;当基体中马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）含量为2%时界面剪切强度达到5.7MPa;添加纳米碳酸钙和滑石粉后,界面剪切强度随之增大,但含量分别超过20%和10%后界面结合反而变差。     

NC/Bu-NENA基推进剂性能研究(Ⅰ):推进剂能量及燃烧性能

为了研究丁基-硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)对NC基推进剂能量及燃烧性能的影响,通过俄罗斯Real软件计算了Bu-NENA对推进剂的能量性能的影响;通过吸收-压延的方法制备了推进剂样品,测试了推进剂的密度、爆热、比容、点火延迟、燃速,计算了压强指数;通过燃烧波、火焰照片以及熄火表面探讨了Bu-NENA对推进剂燃烧性能影响的机理。结果表明,在NC基推进剂中Bu-NENA替代NG使能量下降,但是产气量增加,使推进剂的燃速大幅度下降,2MPa下燃速降幅75%以上,20MPa下燃速降幅64%以上;压强指数提升,NC/NG基推进剂用部分催化剂可能对NC/Bu-NENA基体系失效;推进剂的点火延迟时间增加;推进剂的燃速大幅度降低的原因可能是因为Bu-NENA在燃烧时挥发吸热以及燃温降低带来的热反馈降低。     

NG含量对改性单基发射药燃烧性能的影响

以高氮量5/7单基发射药为基体药粒,通过先浸渍吸收NG、后吸收聚酯钝感剂NA的两步工艺制备出改性单基药,在制备过程中,NA含量恒定,浸渍NG的质量分数为5%、10%和15%,制备出3种NG含量的改性单基药样品RN-a、RN-b和RN-c。采用密闭爆发器试验和30mm弹道炮内弹道试验,研究了NG含量对改性单基药燃烧性能的影响。结果表明,所制备的3种改性单基药样品的燃烧渐增性均优于基体药;在保持最大膛压不增加的情况下,弹丸初速较5/7单基药装药分别提高36.9、91.7和57.4m/s。在制备工艺过程中,通过调节NG的含量,能够改善改性单基药的燃烧性能,实现大幅度提高炮口初速的目的。     

低铝含量NEPE推进剂燃烧性能研究

研究了铝粉含量为8％的NEPE推进剂。采用配浆浇铸法制备推进剂，并用恒压静态燃速仪测试了推进剂的燃烧性能。考察了NG／DEGDN的比例、AP粒度、HMX粒度对燃速及燃速压力指数的影响。发现增大NG／DEGDN的比例、减小AP粒径或增加细粒度AP含量，将提高NEPE推进剂的燃烧速度，压力指数升高；而HMX粒度降低，NEPE推进剂燃速降低，压力指数降低；不同来源的PbCO3对NEPE推进剂燃烧性能影响很大。