丁羟推进剂的损伤特性研究

为了解损伤对发动机寿命的影响,研究了丁羟推进剂在应力下损伤与破坏的特性,并研究了推进剂损伤特性的表征方法,及推进剂抗损伤能力的表征方法;讨论了应力、湿度、环境-应力联合作用对丁羟推进剂损伤的影响。发现不同配方丁羟推进剂的抗应力损伤的性能不同,脱湿点的应变值可以表征此性能;推进剂的E5%、脱湿能、永久变形及推进剂拉伸曲线出现S形可以用于观察或表征推进剂内部的损伤;环境湿度对应力作用下丁羟推进剂损伤的影响突出。     

高固体含量丁羟推进剂性能研究

为进一步提高HTPB推进剂的能量水平,从理论和实验两个方面研究了固体组分含量对HTPB推进剂的能量性能、燃烧性能和力学性能的影响。结果表明,随固体含量的增加,推进剂理论比冲增加,当固体含量为90%(高氯酸铵37%、黑索今36.6%、铝粉17.4%)时,其理论比冲可达270.62s;高氯酸铵43%、黑索今30%、铝粉17%时,燃速压力指数约为0.34,-40℃时的最大延伸率为48%。当固体含量为88%(高氯酸铵48%、黑索今23%、铝粉17%)时,调节HTPB推进剂配方填料粒度及级配,燃速可从7.0MPa下的7.0mm·s-1提高至10.9mm·s-1,燃速压力指数相当(约为0.4),20℃时的最大延伸率可达74%。     

RDX粒度对改性双基推进剂性能影响

实验研究了工业级RDX粒度对复合改性双基推进剂(CMDB)力学、燃烧及感度性能的影响。结果表明:黑索今平均粒径从92.02μm减小到17.35μm时,相应地固体推进剂高温最大抗张强度提高54%,低温延伸率提高85%;推进剂的燃速在不同压力下均有增加,最大增加11.5%;撞击感度特性落高增加5.1cm,摩擦感度爆炸百分率下降75%。     

AP/HTPB老化复合底排推进剂热物性实验研究

为研究底排装置内底排药剂点火燃烧特性并提高数值计算准确性,用差示扫描量热仪(DSC)和热导仪对比研究了某155 mm底排弹用未老化和经自然老化(在密封塑料袋内室温保存20余年)的高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB)底排药剂的比热容和导热系数。结果表明,老化底排药剂20℃·min-1升温时DSC曲线的最大吸热峰温度和最大放热峰温度分别为253.52℃和437.54℃。基于DSC曲线和多项式拟合法得到了40~180℃温区间的比热容与温度的依变关系。老化底排药剂的比热容平均值和导热系数分别为0.9868 k J·kg-1·℃-1和0.2292 W·m-1·K-1。未老化底排药剂的比热容平均值和导热系数分别为0.8887 k J·kg-1·℃-1和0.4020 W·m-1·K-1。与未老化药剂相比,老化药剂的比热容增大约11%,而导热系数减小约43%。     

起爆药等离子体感度研究

半导体桥产生的等离子体起爆火工药剂时,存在起爆难易问题,即不同起爆药对等离子体的感度不同。通过研究示波器采集半导体桥引爆起爆药时的信号,获取了半导体桥释放能量、电压-时间曲线中二次峰持续时间、光信号出现时间以及电压断开时间等数据,并利用D最优化法程序对数据进行了处理。结果表明:斯蒂芬酸铅、叠氮肼镍、硼/铅丹由半导体桥产生的焦耳热引燃;苦味酸铅,叠氮化铅,硝酸肼镍,斯蒂芬酸钡由等离子体引燃,其感度顺序是:苦味酸铅叠氮化铅斯蒂芬酸钡硝酸肼镍。     

丁羟推进剂多功能助剂的合成及性能

在多羟基、多胺基聚丁二烯(AEHTPB)基础上,通过羟基的氰乙基化反应,制备了一种多氰基、多胺基聚丁二烯(AEHTPB-CN).通过红外光谱、核磁共振氢谱对产物的结构进行表征,并对产物的黏度、玻璃化温度、羟值、胺值等理化性质进行了分析.考察了AEHTPB-CN对黏合剂基体力学性能的影响,并通过装药实验探究了AEHTPB-CN对丁羟推进剂力学性能及燃烧性能的影响.结果表明,AEHTPB-CN的加入可有效提高HTPB弹性体的拉伸强度,其原因是AEHTPB-CN分子中的氰基与氨基甲酸酯基团形成氢键,提高了弹性体的内聚能密度.装药实验结果表明AEHTPB-CN在丁羟三组元、丁羟四组元推进剂中均表现出良好的键合、降速效果.添加AEHTPB-CN后可使丁羟三组元推进剂常温环境下拉伸强度提升43.3％,伸长率提升91.3％,推进剂燃烧速度降低11.4％;可使丁羟四组元推进剂拉伸强度提升35.4％,伸长率提升62.0％,推进剂燃烧速度降低10.5％.     

一种小型炸药驱动飞片装置的试验与数值模拟研究

设计了一种速度可调的小型炸药驱动飞片装置,进行了不同密度的PETN炸药驱动飞片实验,利用VISAR激光速度干涉仪测量了飞片速度历程;采用VLW状态方程计算了PETN炸药不同密度的JWL状态方程,得到了JWL状态方程参数,进而通过显式动力学有限元程序Ansys/Ls-dyna模拟计算出飞片速度,其结果与试验结果基本吻合,验证了通过数值模拟计算飞片起爆速度的可行性;得到了飞片起爆速度与炸药密度的关系,飞片起爆速度可在2660～3150m.s-1之间调节,对应压力范围为54～86GPa。     

烟火切割技术研究进展

为了促进国内烟火切割技术的发展。比较了美国和中国烟火切割技术的研究历史、现状和发展趋势。结果表明,烟火切割的原理主要包括金属射流原理和化学腐蚀原理,烟火药主要以铝热剂为基础同时添加含卤素的聚合物。切割炬已经可以手持,并可以进行水下切割。切割炬上的喷嘴可以起到使能量集中的作用,切割炬必须具有安全泄压结构。烟火切割技术在抢险救援、弹药销毁等方面有着广泛的应用,在国内大力开展烟火切割技术研究很有必要。     

爆炸箔起爆器桥箔夹角优化设计

为了确定桥箔夹角对爆炸箔起爆器能量利用率的影响,设计并用离子刻蚀法制备了30°、45°、60°、75°和90°共5种不同夹角的桥箔,研究了其电爆炸性能。结果表明:在同一充电电压下,夹角为45°桥箔的爆发电流和峰值电流最大;爆发电流密度与飞片速度关系的分析及爆发功率和爆发时间与峰值电流时间差的比较显示,45°夹角的桥箔有能量利用率较高和发火能量较低的良好性能。     

无木炭型黑火药研究

以酚酞和氢氧化钾的反应物替代木炭，通过调整硝酸钾、硫磺、酚酞及氢氧化钾的混合比例对无木炭黑火药配方进行优化设计，对比研究了普通黑火药与无木炭黑火药在机械感度、静电火花感度、热分解过程及输出特性等方面的差异。研究认为：无木炭黑火药的机械感度、静电火花感度、爆发点比普通黑火药低，而且安全性好，做功能力强，输出稳定性高。     

一种烟花用微烟发射药的设计及其性能

烟花用发射药主要是黑火药,黑火药燃烧过程中产生大量烟雾,严重影响烟花的观赏效果,造成环境污染.为解决烟花发射过程中产生烟雾量大的问题,设计了一种新型微烟发射药,其各组分配比为:NC 77%,NH4CIO41 3%,端羟基聚丁二烯(HTPB)5%和钝感剂5%,对微烟发射药和黑火药的点火与做功能力、烟雾性能及机械感度进行了...     

双基推进剂用丁羟胶包覆层研制

以端羟基聚丁二烯(丁羟胶,HTPB)、癸二酸二异辛酯、1,4-丁二醇、绢云母、甲苯二异氰酸酯(TDI)等为原材料,制备了双基药柱用包覆层。通过研究原材料的含量变化对包覆层力学和粘接性能的影响,优化出一种较为理想的包覆层配方(丁羟胶100g,癸二酸二异辛酯15g,绢云母15g,1,4-丁二醇与丁羟胶的羟基摩尔比值为3,异氰酸酯指数为1．20),用此配方包覆双基药柱,并进行了70℃老化试验及高低温试车。结果表明,该配方各项性能优良,包覆的药柱能够保证燃气发生器的正常工作。     

镁粉粒度对Mg/PTFE贫氧推进剂燃烧性能的影响

为研究镁粉粒度对Mg/PTFE贫氧推进剂燃烧性能的影响,采用粒度为86.66,56.89,29.97,25.55μm的四种球形镁粉与聚四氟乙烯粉复合处理,DTA-TG分析热分解特性,用高速摄影仪测推进剂线性和质量燃烧速度,用红外测温仪测其火焰温度。实验结果表明:随着镁粉粒度的减小,复合物的热分解峰温度降低不明显,但推进剂的质量燃速和线燃烧速度显著提高,增幅最多达3倍,燃烧火焰温度也随之升高了170℃。     

降低丁羟高燃速推进剂机械感度研究

为了降低丁羟高燃速推进剂机械感度,考察了液体二茂铁燃速催化剂(EMT)含量、氧化剂高氯酸铵(AP)粒径及配比等对丁羟高燃速推进剂机械感度的影响,并通过差示扫描?热重(DSC?TG)热分析研究了AP/EMT体系热分解特性与机械感度的相关性。结果表明,细AP含量增加或细AP粒径减小时,推进剂药浆的摩擦感度和撞击感度均呈增加趋势;EMT提高了AP的高温分解反应速率常数和分解热,是含EMT的高燃速推进剂机械感度升高的微观原因,降低EMT含量,可以降低推进剂的机械感度;胺盐类降感剂GZJ?01和导电态聚苯胺降感剂DBJ?01对降低丁羟高燃速推进剂的机械感度无协同效应;细AP包覆和采用铜盐燃速催化剂(GRCJ)取代EMT均可以降低丁羟高燃速推进剂的机械感度。     

HTPB复合固体推进剂溶胀实验研究

比较了7种纯溶剂和5种混合溶剂对HTPB复合固体推进剂的溶胀效果,得到并分析了推进剂经各溶剂溶胀后的质量损失情况;利用扫描电子显微镜(SEM)对溶胀后的推进剂表面形貌进行观测,并利用傅里叶漫反射红外光谱(DRIFT)仪对纯AP以及经水/乙醚、水/丙酮溶胀回收的AP进行表征。实验结果显示:纯溶剂溶胀实验中,二氯甲烷、三氯甲烷的溶胀效果最明显,溶胀增长比达44.6%、50%,但质量损失比较小,仅为26.5%、28.8%;混合溶剂溶胀实验中,水/乙醚、水/丙酮的溶胀效果最显著,溶胀增长比分别为100.2%、41.2%,质量损失比分别为65.98%、66.34%;DRIFT检测结果显示,经水/乙醚、水/丙酮溶胀回收得到的AP的特征峰均没有发生变化,证明水/乙醚、水/丙酮体系均可用于废弃HTPB复合固体推进剂中AP组分的回收。     

多种形状超细CaCO3的制备及在HTPB推进剂中的应用

用微乳液法制备了棒状、纺锤形、椭球形、竹节状、球形、树枝状、珊瑚状、黏连状、立方形和片状的超细CaCO3,用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对超细CaCO3进行了表征.研究了普通CaCO3、立方形超细CaCO3、球形超细CaCO3和用乳化剂处理后的球形超细CaCO3对HTPB推进剂燃速的影响.结果表明,超细CaCO3以方解石和文石晶型存在,其粒径小于1 μm.不同实验条件对超细CaCO3的形貌影响很大.3%的普通CaCO3、立方形超细CaCO3、球形超细CaCO3和用乳化剂处理后的球形超细CaCO3使HTPB推进剂在7 MPa下的燃速分别降低了29.6%、39.3%、46.2%和48.6%.超细CaCO3降低HTPB推进剂燃速的幅度大于普通CaCO3.CaCO3处理方法对其降低HTPB推进剂燃速影响不大.     

应变率和加载方式对HTPB推进剂力学性能及耗散特性的影响

为揭示机械载荷作用下HTPB推进剂的力学性能变化规律和破坏机理,利用单向拉伸法研究了应变率和加载方式对HTPB推进剂力学性能的影响,并基于耗散能方法分析了其在机械载荷作用下的耗散特性。结果表明,推进剂力学性能有明显的应变率相关性,抗拉强度、伸长率等与应变率的对数成线性增加关系;不同的应变控制也影响推进剂的力学性能;应变率和应变控制对推进剂试件的耗散能有较大的影响,耗散能与应变率的对数也成线性关系。     

考虑初始缺陷的HTPB推进剂粘超弹本构模型

为研究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂存在初始缺陷对其宏观力学性能的影响,对定制的不同界面缺陷含量的HTPB推进剂开展了多步松弛和单轴拉伸试验。获得了HTPB推进剂的平衡响应曲线和拉伸曲线。采用Ogden模型拟合了不含缺陷的HTPB推进剂的平衡响应曲线,引入应变率参数M来描述HTPB推进剂单轴拉伸曲线的率相关特性。通过该曲线拟合,得到了不含缺陷的HTPB推进剂的粘超弹本构模型参数。考虑了缺陷的影响,通过引入初始缺陷损伤因子f,构建了含初始界面缺陷的HTPB推进剂的粘超弹本构模型,分步拟合得到了所有模型参数。最后,用本研究所建模型预测了单轴拉伸载荷下的HTPB推进剂的宏观力学性能,结果表明,预测结果与试验结果一致,二者最大偏差仅为4.4%,验证了模型的可靠性。