含 AP 的叠氮类复合推进剂的平台燃烧特性

本文研究了高压下氧化铁催化剂对推进剂催化作用的位置和机理，催化剂如何提高推进剂燃烧速度和产生平台燃烧特性，利用等温热重分析法（ＴＧＡ）、差示扫描量热法（ＤＳＣ）和快速扫描ＦＴＩＲ分光光度法等技术研究了推进剂凝聚相区化学过程。在相对较低压力区内未催化的含高氯酸铵（ＡＰ）叠氮类复合推进剂表现出不稳定燃烧，在此压力范围内燃烧表面的热平衡也不稳定，因此氧化铁改变了推进剂的燃烧特性并提高了燃烧速度，伴随着平台－麦撒燃烧特性。燃烧速度对压力的不敏感性表明，在催化作用机理上分析，推进剂凝聚相化学在ＡＰ粒子的外表面，阻止了更多的ＡＰ的分解，但并没有影响推进剂的平台燃烧。Ｆｅ２Ｏ３对推进剂燃速提高的影响比Ｆｅ３Ｏ４的大。研究中所用的推进剂使用Ｆｅ３Ｏ４时，它的催化作用对降低压力指数更为有利。     

固体推进剂中铝和硼的燃烧效率

采用密闭弹收集参与固体推进剂燃烧的所有物质并进行滴定分析,测定铝(Al)和硼(B)的燃烧效率,研究铝和硼的燃烧效率随压力和推进剂中氧化剂变化的情况。为了改善硼的燃烧,对加入铝、粒化推进剂和氧化剂的作用进行了试验研究,发现细粒硼粉能改善硼的燃烧。在药条燃烧试验中,硼粒子与硝酸钾(KNO_3)粒化可产生最高的燃烧效率(40％)。当推进剂中硼与铝共存时,硼的燃烧会妨碍铝的燃烧,试验中观察到的这些现象可通过研究金属粒子的凝聚和引燃过程加以解释。     

RDX/AP基复合推进剂的点火与燃烧特性

研究了在高氯酸铵(AP)基复合推进剂中添加硝胺类黑索今(RDX)对点火滞后时间的影响.在AP基复合推进剂中添加RDX时,燃速均匀下降而点火滞后时间急剧增加。RDX浓度对物理点火滞后时间无影响,而使化学点火滞后时间增加,从而增加了总点火滞后时间。     

含球形硼粉CMDB推进剂的燃烧特性

用燃速测试、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱仪(EDS)和单幅照相技术对比研究了含球形硼粉和Al粉改性双基推进剂(CMDB)的燃烧性能、熄火表面和火焰结构。结果表明:用等质量的球形硼粉替代Al粉,可降低推进剂燃速和凝聚相热分解的剧烈程度,同时推进剂压强指数增大,凝聚相热分解放热量减少,且其熄火表面上存在大量球形硼粉及其燃烧产物熔联、凝聚形成的球状物。     

氧化剂包覆硼颗粒对硼基推进剂点火燃烧特性的影响

选取高氯酸铵(AP)、硝酸铵(AN)、硝基胍(NQ)、奥克托今(HMX)4种氧化剂,采用重结晶法包覆硼(B)颗粒,制取了相应的B基推进剂样品。利用热重-差示扫描量热及激光点火试验系统研究了不同氧化剂包覆对B基推进剂点火燃烧特性的影响,设置机械混合样品作为对照组。结果表明,AP的包覆会使样品发生低温急剧燃烧,从而促进硼颗粒的低温氧化,有效缩短样品的点火延迟时间至330 ms。与机械混合样品进行对照发现,包覆是产生低温急剧燃烧现象的重要原因。AN包覆的B基推进剂样品具有更低的起始反应温度,为327.6℃,但其整体放热性能较差,平均燃烧温度仅为642.8℃。NQ、HMX的包覆能有效提高B基推进剂的燃烧强度,缩短燃烧时间。其中,NQ有利于提高燃烧强度的峰值;而HMX则更有利于整体燃烧强度的提升,其包覆使B基推进剂燃烧时间缩短为2750 ms,平均燃烧温度达到845.5℃,放热量提高至9968 J·g~(-1)。     

硝铵／铝系复合推进剂的燃烧机理

研究了在硝酸铵（ＡＮ）系复合推进剂中添加高氯酸铵（ＡＰ）和铝时的燃烧特性．在ＡＮ系复合推进剂中添加ＡＰ时燃速增加，压力指数几乎不变．热分析结果显示，ＡＮ颗粒与ＡＰ颗粒分别独立分解．燃烧波的温度分布测量结果证明，由于添加ＡＰ，燃烧表面附近的气相温度梯度增大，从气相向燃烧表面的热流量增加．由于热流量的增加引起燃速增加．铝的燃烧效率随ＡＰ添加量的增加而增加，当ＡＰ添加量达４０％（ｗｔ）时燃烧效率急增．     

AMMO／AP推进剂的热分解

用ＤＴＡ、ＴＧＡ和ＤＳＣ研究了ＡＭＭＯ／ＡＰ推进的热分解．在分解动力学方面研究了加速老化（３７０天，３４７Ｋ）。ＡＭＭＯ／ＡＰ推进剂分解分两步，即ＡＭＭＯ粘合剂的分解为主和ＡＰ分解控制为主的区城，区域以推进和损失２０％为分界点．ＡＭＭＯ分解与ＡＰ的分解相互影响．ＡＭＭＯ分解产生的热加速了ＡＰ的分解。Ｆｅ２Ｏ３和ＣＦｅ都能活化ＡＭＭＯ／ＡＰ推进剂的热分解，ＣＦｅ主要加速ＡＭＭＯ的分解，Ｆｅ２Ｏ３催化了ＡＰ反应．３４７Ｋ下老化试验３７０天表明该推进剂是热安定的。     

改善含硼高能贫氧推进剂燃烧特性的技术途径

综述了国内外对含硼贫氧推进剂燃烧特性及其改进技术的研究成果，结果表明，硼粉具有高燃烧热值，但点火性能和燃烧特性较差，采用硼粉表面包覆，添加易燃金属和高能粘合剂等技术是改善硼粉点火和燃烧特性的有效途径。     

高分子涂层硝胺系复合推进剂燃烧特性

硝胺(AN)系复合推进剂因其燃速低和比冲小而很难推广使用。为增加比冲和燃速,必须研制硝胺含量高的推进剂。研究了在硝胺粒子表面涂覆聚乙酸乙烯基或乙基纤维素的方法。用高分子涂层硝胺可以改善硝胺与端羟基聚丁二烯(HTPB)的浸润性和混合性。在推进剂中增加硝胺量的同时,添加金属燃料硼,探讨了硝胺／端羟基聚丁二烯系推进剂提高燃速和比冲的可能性。明确了如下问题：1)使用高分子涂层硝胺可使推进剂中硝胺的含量增加10Wt％;2)本实验用涂层材料会降低推进剂燃速,而燃速的降低量与硝胺粒子表面涂层厚度有关;3)为增加燃速和比冲,可添加金属燃料硼。     

BAMO-THF/AN推进剂的燃烧特性

为评估BAMO-THF/AN的燃烧性能和明确其燃烧机理，计算了比冲，测量了燃速，并进行了差示热分析和温度变化测量等。明确了BAMO-THF/AN推进剂的比冲、燃速和压力指数都可取与GAP/AN推进剂的近似值。BAMO-THF/AN推进剂的燃烧特性主要受燃烧表面放热的影响。由燃烧时热平衡得到的表面放热量约为由差热分析得到放热量的1/2。用二乙酞酸酯（DEP）作为推进剂的增塑剂时，观察到不能点火和燃烧中断现象，用BDN-PA-F作为增塑剂时，燃速虽下降，但提高了燃烧连续性能。其原因可能是BDNPA-F具有促进燃烧表面的放热和气相氧化反应的作用。     

硼颗粒点火和燃烧研究进展

综述了国内外硼颗粒点火和燃烧的研究状况;讨论了改善硼颗粒点火和燃烧行为的途径。指出硼表面的氧化物是造成硼点火困难和燃烧效率低的主要因素。在含硼推进剂中使用细粒么匠硼,对硼进行包覆并添加其它组分,可提高硼在推进剂中的利用效率。     

含燃速调节剂的AP/HTPB推进剂的燃烧特性

研究了Fe_2O_3、亚铬酸铜(CC)、LiF和CaCO_34种燃速调节剂及含有这些添加剂的推进剂的负压火焰.在负压下存在一个暗区,该区随压力下降和AF粒径变小而变厚。加有FEe_2O_3的推进剂存在一个没有气相火焰的发烟表面。含有燃速催化剂在负压下燃烧所得积烟表明:重燃料分子随AP粒子变细而下降.加入Fe_2O_3或CC.低压爆燃限降低.而加入LiF和CaCO_3则增加。当LiF和CaCO_3高于一定含量时.减小AP粒径会进一步降低燃速.低于一定含量时会起增速作用,直到某一压力时,则又降速。添加剂类型不同会影响燃烧表面形态发生变化的压力。     

AMMO推进剂的燃烧

研究决定和控制一种高能叠氮聚合物燃速的物理化学参数,这种聚合物为叠氮甲基甲基氧杂环丁烷(AMMO),含有一个高能叠氮基团。热分解和燃烧特性的实验结果表明,AMMO的热分解过程分二个阶段,第一阶段为叠氮基裂开放出氮气,放热反应;第二阶段为第一阶段分解的残渣进行不放热的分解反应。AMMO的燃速约为聚叠氮缩水甘油醚(GAP)推进剂的50％,与双基推进剂相同;燃速的压力敏感度也与双基推进剂相同。燃烧波温度分布测定结果表明,从气相进入燃面的热反馈量随压力增大而增加,燃面温度及燃面附近的放热量随压力增大而减小。     

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。     

GAP系复合推进剂的燃烧特性——理论燃烧性能与燃速

火箭用的固体推进剂要求具有比冲高和燃速范围宽的特性。为取得高比冲， 研究了以ＧＡＰ（缩水甘油叠氮聚醚）作燃料成分的复合推进剂理论燃烧性能与燃速。作为氧化剂探讨了高氯酸铵（ＡＰ）、硝酸铵（ＡＮ）和奥克托金（ＨＭＸ）。ＧＡＰ为生成热４９．３７ｋＪ／ｍ ｏｌ的高能物质， 而且有自燃性， 作为可以高速燃烧的燃料成分兼有很好的粘合剂特性。虽然ＧＡＰ的压力指数与温度感度高， 但添加ＡＮ或ＨＭＸ可以显著降低温度感度。而且ＧＡＰ系复合推进剂的燃速在用ＡＰ、ＨＭＸ或ＴＡＧＮ作氧化剂时受粒度的控制， 在用ＡＮ 作氧化剂时其燃速与粒度无关。利用粒状扩散火焰模型进行的探讨明确了上述特性。     

硝胺推进剂燃烧性能的实验研究

主要探讨了ＲＤＸ丁羟推进剂燃烧性能的规律。研究结果表明：有胺配方（硝胺炸药含量不小于４０％）中使用过多的细粒度高氯酸铵（ＡＰ）。导致压强指数（ｎ）增国；低硝胺配方中（硝胺炸药含量小于３０％），增加４０－６０目的粗ＡＰ，对燃速（ｒ）、压强指数无改善作用，使用细的ＲＤＸ对降低ｎ值有利。还研究了硝胺炸药（ＮＡ）含量以及不同的粘合剂对ｎ值的影响，并给出了平台推进剂配方的ｒ、ｎ结果。     

固体冲压发动机添加金属推进剂的燃烧特性

为提高固体冲压发动机贫氧推进剂在低压领域的自燃性、燃速和比冲，对会高燃烧热金属粉的固体推进剂进行研究。证明添加高燃烧热金属钛可以提高低压领域的自燃性和燃速。以提高燃速为目的探讨了埋入银丝推进剂的燃速特性，在贫氧推进剂中也取得了与具有适当比例氧化剂的推进剂同样的银丝效应。     

NEPE推进剂燃烧性能研究概况

综述了国内外NEPE推进剂燃烧性能的研究概况，探讨了NEPE推进剂燃烧性能难以调节的原因，指出了调节NEPE推进剂燃烧性能的途径。     

GAP/HMX推进剂的燃烧

GAP(缩水甘油基叠氮聚合物)是一种侧链为高能基的叠氮聚合物,利用改变HMX含量的方法研究了GAP/HMX复合推进剂的燃速特性。为扩大燃速区域,采用燃烧催化剂LC(柠檬酸铅)和CB(碳黑)研究了推进剂的燃速变化。在HMX质量含量小于60％时,随HMX含量的增加燃速下降;HMX质量含量大于60％时,燃速随HMX含量的增加而上升。添加燃烧催化剂后燃速增加,压力指数下降。这种燃烧催化剂(LC或CB)分别使用时无催化作用,必须两者同时混入。而且这种燃烧催化剂对GAP粘结剂不产生催化作用。     

添加氟化锂的双基推进剂燃烧机理

在双基推进剂中添加氟化锂(LiF)可以使燃速增加1倍。为弄清其机理,用视频法和热电偶法进行了研究。在推进剂的分解→燃烧过程中,添加的LiF本身完全没有发生变化,只以固相在推进剂的反应过程中起作用,使其分解过程变化,改变气相的生成物,增加嘶嘶区的反应速度。结果从气相向燃烧表面的热反馈增加,引起增速燃烧。