硝酸羟胺基绿色推进剂研究进展

硝酸羟胺（HAN）基推进剂具有能量高、安全钝感和燃烧产物绿色无毒等优点,在推进系统连续启动和推力调节等操作方面具有一定优势。综述了HAN基液体推进剂、HAN基凝胶推进剂和HAN基固体推进剂的配方组成、分解特性、点火燃烧性能及相关的应用技术状况。提出了今后的研究重点：制备HAN基液体推进剂用高性能催化剂床,同时发展电点火为可靠点火方式;改善HAN基凝胶推进剂点火性能,加快工程化应用;探究HAN基固体推进剂燃熄可控机理,突破大规模推进系统应用瓶颈。     

纳米燃烧催化剂在固体推进剂中的应用研究

综述了纳米燃烧催化剂在固体推进剂中的应用研究, 重点介绍了纳米燃烧催化剂的制备、对固体推进剂组分(RDX、 AP、 NC/NG等)热分解的催化作用及其对固体推进剂燃烧性能的催化作用研究情况, 并对纳米燃烧催化剂今后的研究方向进行了展望.     

信息动态

针对导弹武器对推力随机可控固体火箭发动机的需求,介绍了一种新型燃烧可控固体推进剂及其动力装置技术.具体介绍了燃烧可控固体推进剂的基本特征、各项性能、燃烧可控固体推进剂动力装置的连续性多次启动特性、推力主动实时可控特性及其应用进展.对燃烧可控固体推进剂动力装置技术的未来发展进行了展望,燃烧可控固体推进剂发动机有望取代液体姿轨控及末修发动机,作为导弹武器动力装置或辅助动力装置,可显著提升导弹武器生存能力及突防能力.     

A~3NPL推进剂的燃烧

在过氯酸铵(以下简称AP)系推进剂的燃气中,含有大量的酸性氯化氢(HCI)。降低燃气中的这种有害气体甚为必要。本文探讨了硝酸铵(以下简称AN)作为推进剂氧化剂的实用性。硝酸铵推进剂价格低廉,燃气中不含有害物质。AN系复合推进剂的缺点是比冲低,在理论上添加金属铝可以提高比冲。为了提高点火性能及燃烧效率,在本研究中还探讨了由AN、AP、AI组成的推进剂的燃烧特性。这种称为A~3 NPL推进剂的燃烧特性,可以借助AN、AP、AI的不同添加量来调节。小型火箭发动机的燃烧实验结果表明:(1)AN系复合推进剂中添加的AI在燃烧室内熔融成层状物附着于喷管内壁,不能完全燃烧,致使比冲下降;(2)用AP取代AN系复合推进剂中的部份AN,可以提高AI的燃烧效率和增加比冲,并大幅度减少燃烧产物中的酸性气体。     

新型含能材料在丁羟复合推进剂中的应用进展

丁羟复合固体推进剂是以端羟基聚丁二烯(HTPB)为粘合剂的一类固体推进剂。在其成熟的技术体系上,根据目前存在的燃烧羽焰不清洁和燃烧效率较低的问题,介绍了新型含能材料在丁羟复合推进剂中的应用情况。为了实现燃烧羽焰的清洁性,可以使用六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)、多氮化合物等高能化合物替代部分高氯酸铵(AP),而二硝酰胺铵(ADN)、硝仿肼(HNF)有希望完全替代丁羟推进剂中的AP;而为了提升铝(Al)粉的燃烧效率,可以使用三氢化铝(AlH_3)、纳米Al和各种复合Al粉。总的来说,在丁羟推进剂中应用新型含能材料应当遵循问题导向,以实现燃烧羽焰清洁性和提高铝粉燃烧效率为目标,充分挖掘无氯类氧化剂和铝基复合材料等新型含能材料的特性价值,从而进一步拓展丁羟推进剂应用范围,为推动固体动力技术在军事和民用领域的全面发展做出贡献。     

肼基三硝基甲烷的合成及其特性

肼基三硝基甲烷（以下简称ＨＮＦ）含有大量的有效氧，可以作为固体推进剂的高能氧化剂使用。而且ＨＮＦ分子内不含卤素，可以用来制造无烟推进剂．介绍了高纯度ＨＮＦ的合成方法、试验方法和所取得的物理化学特性。     

纳米金属氧化物对AP复合推进剂的催化研究

随着科学技术的发展,用纳米催化剂调节固体推进剂的燃烧性能已成为研究热点。综述了纳米金属氧化物对AP和AP复合推进剂的催化研究现状,分析了其对AP和复合推进剂燃烧性能的影响规律,总结了其目前在复合推进剂中应用所存在的问题,并展望了纳米金属氧化物作为推进剂燃速催化剂的应用前景。指出了纳米金属氧化物作为催化剂在AP复合推进剂中应用可获得优于非纳米催化剂的燃烧性能,纳米金属氧化物在复合固体推进剂中有广泛的应用前景。     

含四(3,5-二硝基-1,2,4-三唑基)硼酸肼推进剂的能量特性计算

为了探究一种高能含硼化合物硼酸肼对HTPB推进剂和改性双基推进剂能量性能的影响,采用美国NASA-CEA软件,在标准状态下(Pc∶P0=70∶1)模拟计算了含硼酸肼的丁羟推进剂和改性双基推进剂的能量特性。结果表明:硼酸肼单元推进剂的理论比冲值(Isp)达到2 639.9 N·s·kg~(-1);用硼酸肼取代HTPB中的AP,当硼酸肼质量分数为80%,Isp最大值为2 598.8N·s·kg~(-1),较基础配方提高了7.5%,继续使用ADN与硼酸肼进行复配,Isp最大值为2 638.3 N·s·kg~(-1);用硼酸肼取代CMDB推进剂中AP,当硼酸肼质量分数为20%时,获得最大比冲值2 451.5 N·s·kg~(-1),较基础配方提高了0.6%,继续加入Al粉可显著增加配方体系的能量水平。     

高氯酸铵系复合推进剂的摩擦感度

用热化学分析及热解质量分析探讨了高氯酸铵(AP)系复合推进剂的摩擦感度。研究表明,为增加燃速采用的燃烧催化剂有增大摩擦感度的特性。从热电偶测出的推进剂燃烧波的温度分布得出了摩擦感度与燃面温度的关系。促进AP分解的催化剂虽有增加摩擦感度的特性,但落锤冲击感度试验表明,它对冲击感度没有影响.     

AP/HTPB复合推进剂的设计

在各种推进剂中,高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB)系复合推进剂应用最广,本研究调制了具有各种颗粒特性的AP,研究了其燃烧特性,并依此提出了AP/HTPB系复合推进剂的设计准则.     

俄罗斯对低污染固体火箭推进剂用氧化剂的研究

介绍了俄罗斯在研制低污染固体推进剂的氧化剂方面所取得的进展。从推进剂的能量、化学安定性和燃烧特性等方面分析了几种氧化剂的性能，认为ＡＤＮ、硝酸铵、硝仿肼和硝酸肼是理想的低污染氧化剂，并探讨了几种氧化剂的实用价值     

高能可贮性液体推进剂(胺肼-10与硝酸-40S)

胺肼-10与硝酸-40S为一组性能优越的战术导弹液体推进剂。文中介绍了该体系与混胺-02和硝酸-20L体系相比较在应用性能和贮存等方面的优点。为从事液体推进剂专业的技术人员提供了较详细的资料。     

少烟富燃复合推进剂低压燃烧特性（英）

在0.1MPa到1MPa的低压范围内,实验研究了一系列特定的HTPB/AP富燃复合固体推进剂的燃烧特性。研究表明：高压、高AP浓度和较小的AP粒子尺寸能促进稳定燃烧,提高燃速和燃烧效率,降低点火温度。加入亚铬酸铜（CC）作为增速剂能提高整个压力范围内的燃速,加入6%CC可降低推进剂点火温度16%,燃烧效率可达96%,而没有添加CC的推进剂配方燃烧效率为31%~73%。研究表明,在极低的压力下Vieille燃速公式对此系列推进剂仍然适用。     

AP多粒度级配固体推进剂非稳态燃烧响应模型

为获得高氯酸铵(AP)粒度级配对固体推进剂燃烧响应特性的影响,以氧化剂单粒度的多火焰稳态燃烧模型(BDP)为基础,考虑实际推进剂中AP多级配粒度分布,建立了AP多粒度级配的AP/端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂非稳态燃烧响应模型,并对模型进行校验。针对由四种AP粒度330,250,110μm和50μm组合成的几十种AP多级配复合推进剂,分别在工作压强10MPa、振荡频率25~1000Hz条件下开展了燃烧响应特性研究,分析了AP粒度级配和配比等参数变化对压强耦合响应函数的影响规律。模型计算结果表明,100~1000Hz,燃烧响应模型计算结果与文献实验测量结果吻合较好(实验压强>5MPa),误差小于9%。AP粒度配比与级配对燃烧响应函数的分布影响较大,影响规律基本满足:AP多级配中提高小粒度AP的配比含量或者降低大粒度AP配比含量可以抑制中低频振荡,但同时会增益中高频振荡。用中粒度AP替代小粒度AP可以抑制中高频振荡,反之,替代大粒度AP则可以抑制中低频振荡。     

复合推进剂弹道特性的配方调节研究（英）

实验研究了含铝AP/HTPB推进剂的配方,讨论了燃速及压力指数与配方参数的关系。结果表明,推进剂燃速随平均AP粒子直径的增大而降低,但在大直径范围,这种趋势减缓。液体二茂铁催化剂可提高50%的推进剂燃速,而固体氧化铁可提高22%。液体二茂铁催化剂能比固体氧化铁更有效地提高燃速。燃速与压力指数的实验结果同燃烧模型的理论计算结果进行了比较,预估结果与实验数据符合较好。     

AP/AMMO推进剂的燃速特性

用套罩式药条燃烧试验装置研究了AMMO(叠氮甲基-3′甲基氧杂环丁烷)作高氯酸铵基推进剂的粘合剂时推进剂的燃烧特性。实验证明,使用平均粒径为200μm的高氯酸铵(AP)基推进剂在初始温度为298K、压力为2.0MPa时燃速约为6.3×10~(-3)m/s,压力指数较低为0.16。当有1/3的AP平均粒径为63μm时,在同样温度和压力下推进剂燃速可达13×10~(-3)m/s,压力指数也增加为0.5。用这种小颗粒AP的推进剂在压力为2.0MPa时温度敏感系数为0.31％/K。     

火箭冲压发动机的二次燃烧

本文研究了可调喷管火箭冲压发动机用的过氯酸铵系复合推进剂(以下简称AP系推进剂)和双基系推进剂(以下简称DB系推进剂)的二次燃烧特性。试验证明,在燃气发生器出口使用多孔喷管,同时在二次燃烧室设高温区便于点火,燃烧效率η_c~*可达95％以上。AP系和DB系推进剂的空气燃料比ε(流入空气的质量流量/燃气发生器的燃气的质量流量)对η_c~*的影响较小。用AP系推进剂时二次燃烧室压力对η_c~*的影响比用DB系推进剂的大,在压力从0.8MPa下降到0.4MPa时,η_c~*约减少9％。     

电控固体推进剂制备方法及性能研究进展

电控固体推进剂（Electrically Controlled Solid Propellants, ECSPs）具有通电燃烧、断电熄灭,燃速实时可调的特性,在微小型及大型固体火箭发动机领域中都具有良好的应用前景。总结了近年来国内外ECSPs的制备方法,主要为溶胀法、熔融混合法、室温法、冷冻-解冻法和3D打印法,综述了ECSPs热稳定性、电阻特性、点火及燃烧特性、老化特性及电弧烧蚀与羽流特性等研究进展,指出具有低毒、高比冲、高可控性的硝酸羟胺基电控固体推进剂及具有高熄火压强阈值的高氯酸盐基电控固体推进剂是目前研究重点,提出未来ECSPs的研究方向在于加强和完善ECSPs性能研究、开发ECSPs点火及燃烧性能测试装置和规范测试方法、提高ECSPs燃速特性以及深入研究ECSPs点火及燃烧机理,建立点火和燃烧模型等。     

硼粒子表面包覆层对管道火箭固体推进剂燃烧的影响

用几种诊断装置对B/MA/AP/HTPB富燃固体推进剂(其中硼粒子具有不同的表面包覆层)的燃烧特性进行了研究。这些诊断装置包括:开窗式药条燃烧器、CO_2激光点火装置、快速降压熄火装置、热分析仪和小型发动机静态试验装置。用于硼粒子包覆的材料有LiF、Viton A(氟橡胶)和硅烷。为了进行比较,对含有未包覆硼的基础配方也进行了研究。开窗式药条燃烧器和静态试验结果表明,LiF推进剂有最显著的总体燃烧特性。点火试验表明,在同一热流量下,LiF推进剂的点火时间最短,而Viton A推进剂的最长。另外,还提出了燃烧机理以解释实验结果和观察到的燃烧现象。     

GAP推进剂的燃速特性

为了获得广阔的燃速谱,研究了缩水甘油叠氮聚合物(GAP)复合推进剂的燃速和火焰结构。将过氯酸铵(AP)、环四次甲基四硝胺(HMX)或三氨基硝酸胍(TAGN)的精细晶粒与GAP相混合以形成GAP推进剂。因为GAP是一种自身可维持燃烧的高能聚合物,所以GAP推进剂的燃速特性在本质上显然不同于通常的复合推进剂。测定的结果表明:GAP推进剂的燃速、压力指数、温度敏感系数和火焰结构在很大程度上依赖干添加的晶体浓度。这些观察到的燃烧速度特性与晶体粒子的浓度相关。