HTPB/AP复合推进剂装药直径对冲击波点火的影响

为研究HTPB／AP复合推进剂装药直径对冲击波点火的影响作用,用隔板实验测试了不同装药直径对冲击波点火临界燃烧厚度及峰值压力的影响。确定了最佳药柱直径,并对其点火可靠性及药柱受冲击波点火后密度变化进行测试。结果表明,药柱直径与临界燃烧隔板厚度及冲击波强度有着密切的关系。密度为1．563g／cm^3时,HTPB／AP复合推进剂的最佳冲击波点火推进剂装药直径为40mm,且冲击波点火可靠性良好,药柱受冲击波作用后,密度发生一定变化。     

丁羟复合推进剂的辐射点火

采用CO2激光点火装置,对丁羟复合推进剂的点火过程进行了实验研究,利用描述固体推进剂物化现象的一维传热模型对复合推进剂的辐射点火特性进行了理论分析。通过最小二乘法拟合实验数据得到了丁羟复合推进剂的点火准则。结果表明,丁羟复合推进剂的点火过程主要包括惰性加热及气相点火过程,惰性加热时间和点火延迟时间随热流密度的增大而减小,且随着热流密度的增大,热流密度的影响逐渐降低。固相传热数学模型能够比较准确地描述复合推进剂的辐射点火特性。     

含HEMX高能量特性丁羟推进剂的研究探讨

介绍了ＨＭＸ高能量特性丁羟推进剂理论性能、关键技术及解决关键技术的措施，提出了研究ＨＭＸ高能量特性丁羟推进剂的必要性。     

降速剂及其作用位点对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律

为研究降速剂对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律,将典型季铵盐和金刚烷衍生物两种高效降速剂引入核壳结构铝基复合颗粒Al@HMX和AP@Al,使其分别作用于HMX颗粒内部和AP颗粒表面,制备了4种含降速剂的铝基复合颗粒(Al/A@HMX,Al/B@HMX,AP@Al/A和AP@Al/B);采用扫描电子显微镜对样品形貌进行了表征;采用高速红外相机拍摄推进剂燃烧过程的火焰红外照片,并对推进剂的爆热、密度、点火延迟时间和燃速进行了测试。结果表明,加入惰性降速剂会导致推进剂爆热降低,而Al@HMX复合颗粒能部分抵消这一现象,使推进剂爆热值增加了338J/g;降速剂能够抑制AP和HMX的热分解过程,使达到AlO辐射峰值前维持低强度的“平台段”;而引入Al@HMX后,推进剂的点火延迟时间比基础配方减小49.4%;在10～20MPa范围内两种降速剂均能有效降低推进剂燃速,在此基础上采用Al@HMX可使含季铵盐丁羟四组元推进剂20MPa下的燃速降低7.1mm/s(38.4%),压强指数降至0.25;当降速剂作用于AP表面时,含质量分数1%季铵盐的推进剂在20MPa下燃速可降低5.0mm/s(27.3%)...     

丁羟四组元复合推进剂燃烧稳定性机理研究综述

针对丁羟四组元复合推进剂的燃烧稳定性问题,从复合推进剂的微观燃烧角度出发,简述了复合推进剂易产生燃烧不稳定问题的主要机理,整理与总结了丁羟四组元复合推进剂中常见的4种组分:高氯酸铵(AP)、端羟基聚丁二烯(HTPB)、铝粉(Al)和高能硝胺组分黑索今(RDX)与奥克托今(HMX)的燃烧过程与火焰结构对固体推进剂燃烧稳定性的影响。通过探究各组分的燃烧特性与机理,有助于建立固体推进剂整体的燃烧模型,从而能在本质上解释复合推进剂不稳定燃烧产生的原因,并针对不稳定燃烧现象提出有效的抑制手段,对丁羟四组元复合推进剂今后的研究方向进行了展望。附参考文献72篇。     

醇胺类键合剂在丁羟推进剂中的应用进展

介绍醇胺类键合剂的发展现状,分析键合剂在复合推进剂中的键合机理及其在丁羟推进剂中的应用,总结了醇胺类键合剂在应用中所存在的问题及发展趋势。认为醇胺类键合剂可明显改善丁羟推进剂的性能。     

破碎燃烧高能气体压裂装药损伤对DDT行为的影响

概述了以高氯酸铵为基的丁羟复合推进剂(CCCF复合推进剂)模拟损伤试验及损伤状态对其燃烧稳定性和燃烧转爆轰特性(DDT行为)的影响。分析了装药在不同损伤状态下的密闭爆发器实验结果。发现CCCF复合推进剂在无外部约束条件下意外点火，通常不产生DDT行为。但在油气井中可能产生DDT行为。     

过渡金属氧化物复合催化剂对丁羟推进剂热分解性能的影响

采用ＤＳＣ研究了过渡金属氧化物复合催化剂不同组合及配比对氧化剂高氯酸铵及高氯酸铵／丁羟推进剂热分解性能的影响。指出不同组合的复合ＴＭＯ催化剂对上述两体系热分解反应的催化作用不尽相同，其作用效果可分为正协同效应，负协同效应和无协同效应三大类。     

复合射孔器推进剂装药的损伤特性

以复合射孔器装填的AP-丁羟(HTPB/AP)复合推进剂为主要研究对象,通过不同载荷作用下的模拟试验,对装药试样进行模拟损伤.采用药柱密度测量技术和密闭爆发器试验,分析了试样的损伤程度,并对损伤装药的燃烧性能进行了研究.结果表明,HTPB/AP复合推进剂在不同载荷作用下,内部结构发生了微观变化及损伤,其损伤度由高到低依次为高速冲击、低速撞击、准静态压缩和高温冲击.试样的损伤程度越大,其燃烧性能的变化越大,其中经高速冲击和低速撞击的HTPB/AP复合推进剂的燃烧特性已转变为对流燃烧或压缩燃烧,在一定的外界约束条件下,很有可能产生燃烧转爆轰现象.     

丁羟推进剂中燃速催化剂的研究进展

使用燃速催化剂是调节丁羟推进剂燃速的最佳途径之一。综述国内外丁羟推进剂用燃速催化剂的研究进展,分析了发展趋势,结合纳米燃速催化剂和复合燃速催化剂优点的纳米复合燃速催化剂有望成为燃速催化剂的一个发展方向。其中,解决纳米粒子之间的团聚及在推进剂中的均匀分散问题是纳米复合燃速催化剂应用的关键技术。简要介绍这方面的部分探索性研究工作,尝试为解决纳米复合燃速催化剂的团聚问题找到新途径。     

纳米级金属和金属复合物粉末对高氯酸铵和高氯酸铵/聚合丁二烯复合固体推进剂热分解特性的影响

Effects of metal (Ni, Cu, Al) and composite metal (NiB, NiCu, NiCuB) nanopowders on the thermal decomposition of ammonium perchlorate (AP) and composite solid propellant ammonium perchlorate/hydroxyterminated polybutadiene (AP/HTPB) were studied by thermal analysis (DTA). The results show that metal and composite metal nanopowders all have good catalytic effects on the thermal decomposition of AP and AP/HTPB composite solid propellant. The effects of metal nanopowders on the thermal decomposition of AP are less than those of the composite metal nanopowders. The effects of metal and composite metal nanopowders on the thermal decomposition of AP are different from those on the thermal decomposition of the AP/HTPB composite solid propellant.     

B/Fe_2O_3/NC复合物的制备及其对HTPB/AP推进剂性能的影响

为改善硼粉(B)的性能和纳米氧化铁(Fe_2O_3)在固体推进剂中的分散性,用静电喷雾法制备了B/Fe_2O_3/NC复合物,采用扫描电镜(SEM)表征了复合物的表面形貌,用TG-DSC分析了复合物的热性能及其对HTPB/AP推进剂热性能的影响,并用燃速测试和密闭爆发器实验研究了该复合物对HTPB/AP推进剂燃烧性能的影响。结果表明,所制备的B/Fe_2O_3/NC复合物均以团聚体的形式存在,复合物中B的活性提高,其氧化反应温度提前;团聚硼粉对HTPB/AP推进剂燃烧性能的改善效果明显优于原料硼粉;加入Fe_2O_3后,会进一步改善含硼推进剂的燃烧性能,而且随Fe_2O_3含量的增加,在密闭爆发器中HTPB/AP推进剂达到最高压力所需的时间逐渐减小。当Fe_2O_3的质量分数为8%时,推进剂在常压空气中的燃速最大,为不添加B/Fe_2O_3/NC复合物的HTPB/AP推进剂的2.77倍。B/Fe_2O_3/NC复合物对推进剂的热分解具有一定催化作用,且随Fe_2O_3含量的增加催化作用增强。     

两种新型2-偕二硝甲基-5-硝基四唑含能离子盐的合成、表征及性能预估

以氨基-1,2,4-三唑和2-偕二硝甲基-5-硝基四唑(HDNMNT)为原料,通过中和反应合成出两种新型含能离子盐——2-偕二硝甲基-5-硝基四唑3-氨基-1,2,4-三唑盐(3-ATDNMNT)和2-偕二硝甲基-5-硝基四唑4-氨基-1,2,4-三唑盐(4-ATDNMNT),收率分别为95.4%和96.7%;利用FT-IR、1 H NMR、13C NMR、15 N NMR及元素分析等方法对其结构进行表征;采用量子化学方法计算了3-ATDNMNT和4-ATDNMNT的爆轰性能;在标准状态下(膨胀比为70∶1),利用最小自由能原理,分别计算了两种离子盐在丁羟复合推进剂中的能量性能。结果表明,3-ATDNMNT的爆速和爆压分别为8.587km/s和33.58GPa,4-ATDNMNT的爆速和爆压分别为8.693km/s和34.31GPa。以3-ATDNMNT部分取代丁羟复合推进剂中的AP后,丁羟复合推进剂的理论比冲可达2 635.7N·s/kg。以4-ATDNMNT部分取代丁羟复合推进剂中的AP后,当HTPB、Al、AP及4-ATDNMNT各组分质量分数分别为10%、5%、15%及70%时,获得该丁羟复合推进剂的最高理论比冲为2 677.2N·s/kg。     

HTPB推进剂危险性实验研究

依据联合国危险品分级方法,探讨了热刺激、机械刺激和冲击波刺激对低燃速HTPB推进剂、高燃速HTPB推进剂和四组元HTPB推进剂危险性的影响。结果表明,3种HTPB推进剂的热安定性良好,但对火焰热刺激均十分敏感,具有爆燃性;高燃速HTPB推进剂对机械刺激也极其敏感,摩擦感度(p)为96%,撞击感度特性(H50)为37.2 cm。在无约束条件下,3种HTPB推进剂裸药柱对雷管爆轰作用不敏感,而在钢管的强约束条件下,四组元HTPB推进剂对爆轰冲击波作用敏感,隔板值大于18mm。     

湿度对HTPB复合推进剂力学性能的影响

通过常温湿度试验,研究了HTPB复合推进剂力学性能随试验时间的变化规律.试验证明,湿度使HTPB推进剂的力学性能大幅度下降;经干燥后,其力学性能能够得到部分恢复.用扫描电镜对常温湿度试验前后推进剂的表面状态和拉伸断口进行了对比分析,结果表明,试验后推进剂表面的AP粒子形状有明显改变,拉伸断口上的AP粒子裸露面增大,粒子脱落坑表面光滑、规整.由此得出HTPB推进剂吸湿后,通过干燥方法不能使其力学性能恢复到原始状态.     

储氢合金/AP/HTPB推进剂的热分解性能

采用TG-DTG、DSC以及动力学分析方法研究了储氢合金/AP/HTPB推进剂的热分解性能。结果表明,相对于Al/AP/HTPB推进剂,储氢合金/AP/HTPB推进剂的热分解温度降低,放热量提高;A20/AP/HTPB推进剂的凝聚相反应程度提高2.44%,第二、三温区的热分解活化能(Kissinger法)分别降低4.06%和22.63%;A30/AP/HTPB推进剂的凝聚相反应程度提高10.61%,第二、三温区的热分解活化能(Kissinger法)分别降低30.89%和38.87%。储氢合金对AP/HTPB推进剂的热分解有催化作用,并且该催化作用随着储氢合金中Mg0.45Ni0.05B0.5Hx含量的增加而增强。     

Rocket Propellants with Reduced Smoke and High Burning Rates

Rocket propellants with reduced smoke and high burning rates recommend themselves for use in a rocket motor for high accelerating tactical missiles. They serve for an improved camouflage on the battle field and may enable guidance control due to the higher transmission of their rocket plume compared to traditional aluminized composite propellants. In this contribution the material based ranges of performance and properties of three non aluminized rocket propellants will be introduced and compared to each other. The selected formulations based on AP/HTPB; AP/PU/TMETN and AP/HMX/GAP/TMETN have roughly the same specific impulse of I_SP = 2430 Ns/kg at 70:1 expansion ratio. The burning rates in the pressure range from 10–18 MPa vary from to 26–33 mm/s for the AP/HTPB propellant, 52–68 mm/s for the formulation based on AP/PU/TMETN and 28–39 mm/s for the propellant based on AP/HMX/GAP. With 58% and 20% AP-contents the propellants with nitrate ester plasticizers create a much smaller secondary signature than the AP/HTPB representative containing 86% AP. Their disadvantage, however, is the connection of high performance to a high level of energetic plasticizer. For this reason, the very fast burning propellant based on AP/PU/TMETN is endowed with a low elastic modulus and is limited to a grain configuration which isn't exposed too much to the fast and turbulent airstream. The mechanical properties of the AP/HMX/GAP-propellant are as good or better as those of the AP/HTPB propellant. The first one exhibits the same performance and burn rates as the composite representative but produces only one fifth of HCl exhaust. For this reason it is recommended for missile applications, which must have high accelerating power together with a significantly reduced plume signature and smoke production.