近红外光谱法快速测试改性双基推进剂组分的均匀性

为了建立改性双基推进剂组分混合均匀性快速定量测试的方法,采用近红外光谱仪对系列双基吸收药样品进行了测试,并对各组分的含量及分散均匀性进行了定量分析。首先,在样品测试基础上建立了组分硝化棉(NC)、硝化甘油(NG)、黑索今(RDX)、水的定量校正模型,各组分模型相关系数均大于0.98,内部预测验证的各组分绝对误差平均值小于2%;然后,连续采集混合过程中样品的光谱,用建好的模型对样品组分含量进行预测,预测结果与实际值的绝对误差小于2%。用各组分含量的变异系数(CV)法和样品原始光谱移动窗口标准差(MBSD)法对样品的混合均匀性进行了分析,各组分的CV值均小于1.5%,MBSD值在0.001以下,两种评价指标都在2.5 min以后达到稳定状态,表明样品各组分分布已经均匀。结果表明,用近红外光谱法测试改性双基推进剂的组分均匀性是可行的。     

基于单胞体模型的复合固体推进剂松弛模量衰减过程数值模拟

为研究复合固体推进剂松弛模量的衰减,依据复合固体推进剂组分建立单胞体模型。根据复合固体推进剂5%定应变下的松弛模量,利用有限元计算方法和均匀化理论对基体材料的松弛模量进行参数反演。在此基础上,研究了复合固体推进剂单胞体模型在不同定应变水平下的松弛模量,并计算了单胞体模型的拉伸过程。根据Boltzmann叠加原理及广义胡克定律计算了单胞体模型拉伸过程中松弛模量的变化。结果表明,复合固体推进剂松弛模量有明显的应变相关性,并且在拉伸过程中模量的衰减与载荷历程相关。     

NC/NG/AP/Al复合改性双基推进剂力学性能研究

研究了硝化棉含量、固体组分粒度级配和固化剂对NC/NG/AP/Al复合改性双基(CMDB)推进剂的力学性能的影响。结果表明,随NC含量的降低,CMDB推进剂 20℃和 50℃下的抗拉强度降低,硝化棉的质量百分含量为20%时,推进剂的伸长率出现最大值;固体组分的粒度级配对CMDB推进剂的力学性能有较大的影响,AP(96.8μm)、RDX(44.9μm)和Al(10.8μm)质量百分含量的比值为1∶1∶1时,该推进剂力学性能为最佳;硝化棉含量较少的CMDB推进剂体系,进行适度交联固化可在一定程度上提高抗拉强度,明显提高推进剂的伸长率。     

固体推进剂激光点火性能研究综述

激光点火的研究近年来已成为一个热门的研究课题,采用激光作为刺激源研究固体推进剂点火性能是因为激光输出能量高且可调、点火时间和能量可控制且不受环境因素限制,而固体推进剂点火性能的研究对揭示固体推进剂的燃烧机理,验证点火模型具有非常重要的意义.本文主要描述了固体推进剂激光点火性能研究的理论过程、表征方法以及试验装置,并对影响固体推进剂激光点火性能的诸多因素如激光能量、推进剂组分及含量、点火环境等因素进行了详细的阐述,最后对固体推进剂激光点火性能研究需要注意的问题进行了总结,并附参考文献50篇.     

镁基储氢材料对AP/Al/HTPB复合固体推进剂性能的影响

用差示扫描量热仪（DSC）研究了镁基储氢材料（Mg2NiH4,Mg2Cu—H和MgH2）对高氯酸铵（AP）及AP／Al／HTPB复合固体推进剂热分解性能的影响。结果表明,含量5％的镁基储氢材料对AP热分解过程具有明显的催化促进作用。含量1．3％的镁基储氢材料可以降低AP／Al／HTPB复合固体推进剂热分解过程的热分解温度,使分解热明显增加,表现出显著的增强促进作用。燃速测定结果表明,在8MPa下,含量1．3％的Mg2 NiH4,Mg2Cu—H和MgH2可以分别使AP／Al／HTPB复合固体推进剂的燃速提高3．5％、14．4％和13．9％。镁基储氢材料对AP和AP／Al／HTPB复合固体推进剂热分解的作用效果与其含氢量有关,MgH2的含氢量大,作用效果好。镁基储氢材料主要通过催化AP／Al／HTPB复合固体推进剂中AP的热分解,表现出对AP／Al／HTPB复合固体推进剂热分解具有较好的催化效果。     

铝粉含量对火箭发动机推力影响研究

建立了固体火箭发动机喷管的气固两相流计算模型,对不同铝粉含量的复合固体推进剂的燃气在喷管中的两相流动进行了数值模拟。研究了推进剂中铝粉含量对发动机推力性能的影响规律;通过对速度场和压力场分析并结合推力基本计算公式得出发动机推力变化趋势,结果表明：在其他成分不变的情况下,随着单位质量复合推进剂中铝粉含量的增加,燃气流动速度降低、压力升高,火箭发动机的推力呈现先增大后减小的变化趋势。     

HTPB/IPDI复合固体推进剂细观界面率相关参数的反演识别研究

为研究HTPB/IPDI(hydroxyl-terminated polybutadiene/isophorone diisocyanate)复合固体推进剂细观界面性能随加载速率的变化规律,基于分子动力学算法生成了HTPB/IPDI复合固体推进剂的细观颗粒填充模型。颗粒与基体间粘接作用通过结合粘弹性标准机械单元及指数型率无关内聚本构所构建出的率相关内聚力模型模拟。通过HTPB/IPDI基体胶片的应力松弛试验得到细观模型中基体材料的松弛参数。基于模型对HTPB/IPDI推进剂在不同加载速率下(0.1,5,20 mm·min~(-1))的宏观力学响应进行仿真计算。利用数值仿真结果与HTPB/IPDI推进剂单轴拉伸试验结果曲线,通过Hooke-Jeeves优化算法对率相关内聚力模型参数进行反演分析,得到了优化后的界面参数数值。利用所建立的模型对50,100 mm·min~(-1)加载速率下的HTPB/IPDI复合固体推进剂材料的宏观力学行为进行预测。结果显示,预测结果与实际试验结果较为一致。     

基于神经网络的固体推进剂力学性能模型研究

为有效评估复合固体推进剂的老化失效需要构建其结构状态参数与力学性能参数之间的关系,应用神经网络理论建立了复合固体推进剂结构状态参数与力学性能参数之间的定量关系模型,结合实验数据对模型进行了仿真计算,结果表明,建立的模型适用于固体推进剂结构状态参数与其力学性能关系的研究,能够用来评估复合推进剂的老化失效。     

复合固体推进剂损伤行为的多尺度研究进展

从微观、细观、宏观尺度和跨尺度4个方面,对复合固体推进剂损伤行为的研究进展进行了梳理,重点综述了不同尺度下损伤的观测和表征方法、损伤阈值的确定方法、损伤演化模型的构建方法、损伤数值模拟方法及宏细观跨尺度分析方法,并在此基础上针对当前研究中存在的若干不足,展望了需进一步重点开展研究的方向：拓宽微观尺度上开展复合固体推进剂损伤行为数值模拟时考虑的影响因素的范围,并从多个方面加强与试验研究结论的验证;提高细观尺度上损伤观测试验的能力、损伤演化模型的表征水平和损伤数值模拟的计算精度;提高宏观尺度上损伤识别测试试验的检测精度、损伤阈值确定方法的精确性和损伤演化模型的预测能力;在形成微细宏观单一尺度上复合固体推进剂损伤行为研究的标准规范的基础上,进一步建立推进剂损伤行为跨尺度研究的理论方法体系。     

溶解法研究HTPB/AP/A1复合推进剂的微观结构

为了探索HTPB/AP/Al复合固体推进剂的微观结构特征,了解各组分在固体推进剂中的微观形态,对HTPB/AP/Al复合推进剂在水、乙醇、乙酸乙酯和二氯甲烷溶剂中的溶解过程进行了微观现象研究.用电子显微镜对溶解剩余物进行了形貌扫描观测,对推进剂在不同溶剂中的溶胀比进行了测试,并得到了质量损失变化数据.结果表明:HTPB/AP/Al复合推进剂中粘合剂系统的交联程度比较高,结构比较致密,粘合剂把固体颗粒粘结在一起;从微观结构上看,溶剂只能以渗透的方式缓慢进入,未交联的粘合剂很容易被溶解.     

退役复合固体推进剂中AP提取的工艺研究

为了对退役复合固体推进剂中有效成分进行回收利用,研究了以水作为提取介质提取氧化剂组分高氯酸铵(AP)的工艺条件.探讨了各工艺参数对AP提取率的影响规律,用扫描电子显微镜对提取前后物料的形貌进行表征.结果表明,提取温度、时间及药片厚度是影响AP提取率的主要因素,搅拌速率对AP的提取率基本无影响.适宜的提取工艺条件为:提取...     

复合固体推进剂与电阻式温度传感器一体化增材制造技术

与传统浇注方法相比,利用增材制造（又称“3D打印”）技术制造的复合固体推进剂具有药柱构形不受模具限制,配方、性能连续可调等一系列技术优势。为提升打印效果,对基于光固化成型的复合固体推进剂打印配方及技术参数进行了研究,并对打印的推进剂样品进行了性能测试。此外,通过将电阻式温度传感器集成到打印推进剂样品中,实现了复合固体推进剂与电阻式温度传感器的一体化增材制造,并对不同温度下温度传感器的电阻值进行了检测。结果表明,在固含量为83%的固体推进剂浆料中添加不低于3%的紫外光（UV）固化树脂即可实现较好的预固化效果。对于固含量77%和80%的浆料,可以用直径为0.26 mm的针头挤出,而当固含量达到81%及以上时,需选择直径为0.5 mm的针头。当固含量为81%时,得到的推进剂样品维形性较好,外观无明显缺陷,但电子计算机断层扫描（CT）结果显示样品内部存在片状孔隙。20℃时,样品拉伸强度和断裂伸长率分别为0.94 MPa和15.63%;60℃时则分别为0.70 MPa和14.63%。与传统浇注推进剂相比,拉伸强度无明显变化,但断裂伸长率降低。电阻式温度传感器材料与推进剂间的结合强度为0.21 M...     

超声波实时测量技术在固体火箭发动机中的应用

利用超声波对固体推进剂燃速进行实时测量是先进的燃速测量方法之一。针对超声波技术在固体火箭发动机试车中的应用,对典型固体火箭发动机材料进行测试研究,获得了发动机材料的超声波信号特征。将超声波探头直接安装在发动机壳体外侧部位,测量了固体推进剂在常压燃烧时的厚度变化。针对动态燃速测试,提出了超声波数据处理方法,对固体装药在常压燃烧下的回波进行处理,获得了装药的厚度变化过程和燃速,并分析了燃面附近温度分布对燃速测量的影响。结果表明：用超声波测量金属壳体固体发动机的燃速必须在壳体上开窗使超声波透过壳体和绝热层界面,而对复合材料壳体发动机可将超声波探头直接安装在壳体外侧;燃烧引起的装药表面温度变化对测量的影响可以忽略;该数据处理方法可以有效获得装药厚度变化。     

FTIR光谱遥测固体火箭推进剂燃气辐射能

用遥感FTIR光谱测定了固体火箭推进剂燃气的辐射亮度。记录了分辨率为1cm^-1时,500～4500cm^-1波段内两种推进剂燃气的IR辐射亮度谱,积分2000～3333cm^-1区间辐射亮度,获得了两种推进剂燃气积分亮度(辐射能)随时间变化的曲线,得到了两种推进剂燃气组分和燃烧特性信息。     

浅谈固体推进剂燃烧催化剂的评判标准

<正>1燃烧催化剂的技术内涵固体推进剂的燃烧性能调节是实现其工程化应用的必要途径。燃烧催化剂作为固体推进剂的核心功能组分,可在调节固体推进剂燃速,控制能量释放和羽流特征信号等方面起重要作用。目前,对固体推进剂燃烧催化剂的研究主要包括四方面:一是设计制备新型多功能燃烧催化材料并表征其结构和稳定性;二是评估新型催化剂与推进剂组分的相容性和安定性;三是分析燃烧催化剂对推进剂主要组分的催化热分解动力学及机理;四是探讨催化条件下固体推进剂的燃速压力指数、火焰结构与燃烧波温度的变化规律(Q L Yan,F     

基于粘聚区模型的推进剂开裂数值仿真

为了研究复合固体推进剂裂纹开裂过程,利用粘聚区模型理论构建了复合固体推进剂断裂过程的物理和数学模型;推导了粘聚区单元的有限元离散格式;结合ABAQUS二次开发技术对裂纹扩展过程进行了数值仿真,获得了HTPB推进剂Ⅰ-Ⅱ型裂纹扩展过程中的裂纹扩展路径和裂尖应力变化情况.分析了粘聚区本构参数对仿真结果的影响,确定了其取值范围.将仿真和实验对比,结果表明所建立的数值仿真方法可以较为准确地模拟复合固体推进剂裂尖的损伤应力场,以及预测裂纹扩展路径;粘聚区模型可以为固体推进剂装药完整性和安全性分析提供可靠的分析计算方法.     

复合固体推进剂静电危险性研究进展

从复合固体推进剂静电危险性实验测试方法、理论预估和静电对推进剂的作用机理等三方面,综述了国内外固体推进剂静电危险性研究的进展。国外使用有关设备测量实际作用于推进剂试样上的静电能量作为静电感度评价标准;"渗透系数"模型可实现对推进剂静电危险性的简单预估,基于热点形成发展的计算模型建立了推进剂的静电危险性与推进剂力学、燃烧性能之间的联系;利用红外测温方法,观察到了静电作用过程中热辐射和热传导,形成了广为接受的"热点"形成机理。国内尚需加强复合固体推进剂静电危险性的系统研究,形成可靠的复合固体推进剂静电危险性评价方法。     

铝基微单元复合燃料在NEPE固体推进剂中的应用

为研究铝基微单元燃料在硝酸酯增塑聚醚（NEPE）固体推进剂中的应用性能,以自制的铝基微单元复合燃料（Al@AP）代替铝粉加入NEPE固体推进剂,以真空定容爆热试验、发动机试验、残渣活性铝测试、高速摄影、单向拉伸试验、工艺性能测试等手段研究了Al@AP对NEPE固体推进剂燃烧、力学、工艺等性能的影响;并对Al@AP在NEPE固体推进剂中的燃烧作用机理进行了分析。结果表明,以19.5%的Al@AP代替FLQT-3 Al后,NEPE固体推进剂的爆热由6039.4 J·g^-1提升至6924.8 J·g^-1,残渣量由28.91 g降至7.64 g,残渣活性铝含量由14.64%降至0.37%,残渣粒径d₅₀由94.12 μm降至24.21 μm,NEPE固体推进剂喷射效率提升,铝粉在燃面停留时间由55 ms缩短至40 ms,且无明显融联团聚现象,且Al@AP对推进剂的燃速、力学、工艺等性能基本无影响。     

复合固体推进剂非线性界面脱粘的力学性能研究

复合固体推进剂是高体积分数的颗粒填充材料,因此建立细观力学模型对于研究其力学性能具有十分重要意义.应用细观力学的Mori-Tanaka方法研究了推进剂本构关系,其中推进剂颗粒与基体的界面粘接律采用抛物线型假设.通过算例证明抛物线型粘接律能更好模拟推进剂颗粒与基体的非线性脱粘行为,并且研究表明推进剂中颗粒大小、体积分数以及颗粒基体界面间的最大粘接应力对其力学性能有明显影响.     

复合固体推进剂交变温度载荷下的老化动力学

为考察复合固体推进剂在交变温度载荷条件下的老化动力学,揭示其老化机理,讨论了传统高温加速老化方法在处理复合固体推进剂交变温度加速老化试验数据时存在的局限性,建立了交变温度加速老化动力学模型,给出了等效温度和等效循环时间的计算方法和交变温度环境下活化能的计算公式,提出了复合固体推进剂交变温度载荷下的老化机理,使预估结果更符合实际贮存环境,相关性更好。