大口径炮弹增程技术对固体推进剂的要求

大口径炮弹增程技术的发展，使常规火炮射程产生了新的飞跃，增程炮弹将成为21世纪弹药发展的新宠。本文从底排增程、火箭助推增程和冲压发动机增程3个方面对此技术进行了简要介绍，并分别探讨了作为炮弹增程技术支撑的各种固体推进剂(底排推进剂、火箭推进剂和贫氧推进剂)对其性能的特殊要求。     

装药尺寸及结构对HTPE推进剂烤燃特性的影响

利用自行设计的烤燃实验装置,对HTPE推进剂小尺寸烤燃试样分别进行了升温速率为1、2℃/min的烤燃实验,以此为基础,建立了小尺寸烤燃试样和固体火箭发动机的三维计算模型,利用Fluent软件分别对两者不同升温速率下的烤燃行为进行了数值模拟计算,研究了小尺寸烤燃试样与固体火箭发动机的装药尺寸及结构差异对HTPE推进剂烤燃响应特性的影响。结果表明,HTPE推进剂的烤燃响应时间、响应温度随升温速率的变化趋势与装药尺寸及结构无关,但响应时间和响应温度的绝对值与装药尺寸及结构均有很大关系,升温速率为3.3℃/h(0.055℃/min)时,小尺寸烤燃试样的响应时间为40.3h,响应温度为158℃,而固体火箭发动机响应时间为28.83h,响应温度为120.13℃。推进剂装药尺寸及结构对烤燃点火位置有明显影响,进而影响到烤燃速度范畴的区分,小尺寸烤燃试样慢烤升温速率不大于2℃/min,而固体火箭发动机慢烤升温速率为小于0.5℃/min。因此,对快速、慢速烤燃的严格划分,必须结合装药尺寸、装药结构及推进剂种类等因素进行。升温速率对固体火箭发动机存在热积累临界位置效应,本研究条件下影响热积累临界位置的升温速率为0.5℃/min。     

高纯硼粒子的包覆及其在高能富燃料推进剂中的应用

硼具有高热值和燃烧产物洁净等优点而广泛用于固体火箭冲压发动机的高能富燃料推进剂。硼在使用中存在点火和燃烧效率低、与黏合剂相容性差等缺点,最有效的解决方法是对硼粉进行包覆。详细介绍了用碳化硼、氟化锂、氟树脂、氟化石墨、高热值金属（如Ti、Mg和Al等）、TDI／TMP、GAP、PBT、HTPB、AP／KP、KNO,等包覆硼粒子的工艺及其在富燃料推进剂中的应用情况。不同包覆剂的作用机理不同,又各具特点。     

水射流技术在火箭发动机研制生产中的应用

简要介绍了近年来在我国火箭发动机研制生产领域中应用水射流技术的最新成果,叙述了采用高压水射流切割清除火箭发动机内的固体推进剂装药和隔热贴片;对发动机燃烧室壳体内表面进行喷砂处理;清理发动机用钛合金精铸件型壳及清洗固体推进剂浇药设施和工装等的试验研究和设备研制概况,并列举了各自的应用实例以及所取得的经济效益和社会效益,指出进一步推广应用前景。     

贫氧固体推进剂的配方研究

一、一种新的火箭推进概念当前,由于军事和空间技术的推动,固体推进剂仍十分活跃。其发展主流是丁羟(HTPB)系复合推进剂和复合双基(CDB)推进剂。添加奥托金的丁羟推进剂,其真空比冲近期可望突破300秒。但是化学推进剂能量的提高总是有限的。为了大幅度地提高固体火箭发动机的推力,一种新的火箭推进概念——固体冲压式火箭发动机和与之相应的贫氧固体推进剂应运而生。固冲发动机的基本原理是贫氧推进剂在初燃室燃烧产生的一次燃气经喷嘴向复燃室     

膏体推进剂火箭发动机研究进展

膏体推进剂是由固体推进剂衍变而成的一种新型化学推进剂。简要介绍膏体推进剂组成、制造工艺及性能。着重介绍膏体推进剂火箭发动机国内外研究进展及其结构特征。     

贫氧固体推进剂的配方研究

一、一种新的火箭推进概念当前,由于军事和空间技术的推动,固体推进剂仍十分活跃。其发展主流是丁羟(HTPB)系复合推进剂和复合双基(CDB)推进剂。添加奥托金的丁羟推进剂,其真空比冲近期可望突破300秒。但是化学推进剂能量的提高总是有限的。为了大幅度地提高固体火箭发动机的推力,一种新的火箭推进概念——固体冲压式火箭发动机和与之相应的贫氧固体推进剂应运而生。     

凝胶推进剂研究进展

综述了液体火箭凝胶推进剂、固液火箭凝胶推进剂和固体火箭凝胶(膏状)推进剂的发展概况,指出凝胶推进剂比液体推进剂更安全,比固体推进剂更能灵活控制推力,凝胶推进剂将逐步取代部分液体推进剂和固体推进剂。     

固体贫氧推进剂研究

系统地综述了国内外固体贫氧推进剂的研究成果，对碳氢推进剂，含镁中能推进剂和含硼高能推进剂的配方特征，燃烧特征和燃速调节方法进行了评述，提出了各类推进剂应解决的主要问题。     

水射流技术在火箭发动机研制生产中的应用

简要介绍了近年来在我国火箭发动机研制生产领域中应用水射流技术的最新成果,叙述了采用高压水射流切割清除火箭发动机内的固体推进剂装药和隔热贴片;对发动机燃烧室壳体内表面进行喷砂处理;清理发动机用钛合金精铸件型壳及清洗固体推进剂浇药设施和工装等的试验研究和设备研制概况．并列举了各自的应用实例以及所取得的经济效益和社会效益,指出进一步推广应用前景．     

高固体含量高强度丁羟推进剂工艺调节技术研究

阐述不同燃速的高固体含量高强度丁羟推进剂的工艺调节技术,研制出了中低燃速、中燃速和高燃速3种燃速范围,固体质量分数≥90%、20℃最大抗拉强度≥2.5MPa的丁羟推进剂配方,其工艺性能良好,并成功应用于高性能固体火箭发动机。     

TKX-50在GAP基高能固体推进剂中的应用

为研究TKX-50对GAP基高能固体推进剂性能的影响,采用DSC-TG、50℃恒温贮存、摩擦感度、撞击感度、静电感度等方法研究了TKX-50与GAP基高能固体推进剂组分间安全性和相容性,并制备成TKX-50/GAP基高能固体推进剂药块,研究其密度、力学性能、安全性能、燃烧性能等,采用小型标准发动机研究其能量性能;通过DSC测试多种升温速率下的热分解性能,并使用Ozawa模型计算得到TKX-50的热分解活化能。结果表明,TKX-50与GAP黏合剂、AP、Al等相容性良好;TKX-50的热分解活化能为143.57kJ/mol;随着TKX-50含量的增加,25℃时TKX-50/GAP基高能固体推进剂的摩擦感度从100%降至44%,撞击感度从8.1J升至43.3J,静电感度变化不大,为16.0～42.0mJ;随着TKX-50含量的增加,25℃时TKX-50/GAP基高能固体推进剂的最大应力从0.65MPa降至0.35MPa,最大伸长率从25.5%升至34.33%,断裂伸长率从29.9%升至37.5%,模量从1.59MPa降至0.48MPa;低压段(3～9MPa)和高压段(12～25MPa)的燃速压强指数均呈现上升趋势,7MPa下静态燃速为17.2～18.0mm/s,低压段燃速压强指数为0.7～0.8,高压段燃速压强指数相对较高,最高达0.98。在6.86MPa下,动态燃速为21.07mm/s, BSFΦ165发动机实测比冲为256.7s。     

叠氮聚合物燃烧机理

论文研究了叠氮聚合物的燃烧波结构和热解过程以确定控制燃速的参数。研究的叠氮聚合物是带有含能的—N_3 官能团的缩水甘油基叠氮聚合物(GAP)。GAP 经过亚己基二异氰酸酯(HMDI)处理和与三羟甲基丙烷(TMP)交联后形成 GAP 推进剂。从实验中发现,尽管 GAP 推进剂的绝热火焰温度低于一般固体推进剂,但其燃速明显的高。GAP 推进剂燃烧面释放的能量是由产生氮气的 N—N_2 键的断裂引起的。从气相传递回燃烧面的热流量与燃烧面产生的热量比较起来是很小的。GAP 推进剂燃烧面的分解活化能 E_s 为87kJ/mol,燃速用Υ=9.16×10~3 exp(-E_s/RT_s)表示,其中Υ(m/s)为燃烧速度,T_s(K)为燃烧面的温度,R 为摩尔气体常数。在5 MPa 压力下观察到燃速高的温度敏感性与关系式((?)T_s/(?)To)_p=0.481有关,T_o 为推进剂初温。     

一种复合固体推进剂燃速预示改进方法

提出了某高氯酸铵(AP)-端羟基聚丁二烯(HTPB)复合固体推进剂燃速预示的一种改进方法.对燃速与多级配AP的总重均直径(dw)的相关性进行了研究,利用回归法得出了燃速与多级配AP的dw的线性关系式.利用该线性关系式,对复合固体推进剂燃速进行了预示,并通过配方调试验证,确定了全尺寸发动机装药AP多级级配.结果 表明,该...     

固体火箭发动机装药端面燃烧燃速畸变现象分析

分析比较了引发固体火箭发动机装药燃速畸变的因素,如壁面附近的增塑剂、固化剂的迁移以及细氧化剂聚集等。认为固体装药燃速畸变现象产生的根本原因是壁面附近的氧化剂颗粒质量分数高于中心区域,氧化剂平均粒度低于中心区域。为验证这一理论分析,用基于粒状扩散火焰（GDF）模型得到的推进剂燃速计算公式,以氧化剂的含量和粒度为变量,计算了AP推进剂的燃速。结果表明,燃速计算值的变化趋势与理论分析结果相一致。     

长期贮存固体发动机中推进剂及其界面性能研究

将经长期贮存的某战术型号发动机作为研究对象,对该发动机使用的聚(PO/THF共聚醚)(/BDNPA/F)/AP/Al复合固体推进剂进行了研究,测试了长期贮存后发动机中的推进剂性能,检测了其装药界面。结果表明,该型号发动机存放20年以上,推进剂界面黏结保持良好,装药内部结构完整。该点火发动机存放28年,性能基本满足要求,工作正常。     

无氯氧化剂在洁净固体推进剂中的应用

为满足目前固体火箭推进剂在应用过程中产生的环境相容性要求,对几种无氯氧化剂在洁净固体推进剂中的应用进行了综述。针对固体推进剂燃烧产物中HCl对环境产生的危害,分析了几类推进剂的抑氯机理,并着重从氧化剂的角度介绍多种无氯高能氧化剂在固体推进剂中的应用,分析了无氯氧化剂的特点及在推进剂应用过程中面临的问题,提出了洁净固体推进剂的重点研究方向,促进洁净固体推进剂的广泛应用,降低HCl对环境的危害。     

固体火箭推进剂排气羽烟检测技术

研制了一套固体火箭发动机装药排气羽烟特征信号的检测系统,确定了固体推进剂发动机的实验条件,对4种推进剂进行实时检测,得出燃气烟雾对多波段信号衰减的透过率．并对测量系统可能带来的误差因素及系统的不确定度进行了分析。     

智能弹药用新型电控固体推进剂的研究进展

针对当前固体火箭发动机无法重复启停、难以实现推力可控等需求,结合固体火箭和液体火箭的优点,国内外研究机构探究了一种具有重复点火与熄火、燃烧速度可调、输出能量可控的电控固体推进剂。系统介绍了新型电控固体推进剂领域的国内外研究现状,首先,总结了国内外各类电控固体推进剂(硝酸铵基、硝酸羟胺基、高氯酸锂基)的发展,以及在微推、炮弹点火器和固体发动机方面的应用情况;其次,概述了配方组分、电压、电流、外界环境温度和压强等因素对电控固体推进剂的燃速、点火延迟时间以及力学性能的影响;然后,分析了电控固体推进剂的启停机理,介绍了硝酸铵羟胺和高氯酸锂基电控固体推进剂的反应机理;最后,对电控固体推进剂的未来发展进行了展望,指出未来仍需重点研究的方向：加强电控固体推进剂制备工艺放大研究;设计新型电敏氧化剂,解决高压下无法可控燃烧的问题;开展大尺寸电控固体发动机试验研究;通过数值模拟进一步揭示电能与推进剂燃烧耦合效应。附参考文献62篇。     

湿度对丁羟推进剂及其粘接性能的影响研究

固体火箭发动机燃烧室内绝热层、人工脱黏层及推进剂药柱,均为高分子材料复合体系。在成型及贮存过程中,湿度是影响丁羟推进剂药柱性能及各界面的联合粘接强度的首要因素。探讨了绝热层、衬层及推进剂药柱在不同环境湿度下的吸湿特性,通过模拟实际生产过程的环境湿度,研究了丁羟推进剂药柱性能及各界面的联合粘接强度变化状况。