复合固体推进剂组分热分解特性与推进剂燃烧性能的关系

一、前言复合固体推进剂是由氧化剂(通常是高氯酸铵)、有机粘合剂和其它附加组分构成的非均相混合物。其燃烧包括同时发生在气相、液相和固相中的化学反应及扩散、传导等物理过程,是一种相当复杂的物理一化学过程。整个燃烧过程不同程度地受气相反应和燃烧表面的及亚表面的凝聚相反应所控制。 W.G.Schmidt和K.kiehore、V.R.Pai Venerker等人从推进剂的实际燃烧过程发生在气相,而推进剂各组分相对又不挥发的观点出发,得出了在固相中必定要先发     

NEPE推进剂燃烧机理研究

应用微热电偶测温和燃烧火焰单幅照相技术测得 NEPE推进剂在稳态燃烧条件下的燃烧波温度分布及火焰结构 ,研究了该推进剂中主要组分对燃烧性能的影响 ,同时利用扫描电镜 -能谱仪观测了熄火表面形貌和元素分布规律。经过综合分析 ,提出了 NEPE推进剂的燃烧过程 ,为该类推进剂燃烧物理模型的建立奠定了基础     

含铝固体推进剂燃烧过程中铝粉团聚现象研究进展

介绍了固体推进剂中铝的凝聚相燃烧产物种类及收集方法;分析了铝粉在燃烧表面区域的团聚物演化过程;综述了氧化剂粒径、燃烧压强、铝粉粒径和推进剂燃速对铝团聚的影响,并总结了各因素的作用原理;介绍了抑制铝粉团聚的方法。建议进一步开展铝团聚机理研究,深入揭示推进剂燃烧凝聚相及气相环境对铝团聚行为的影响,构建基于推进剂燃烧物理过程的铝团聚仿真模型,掌握满足高能量要求的铝团聚抑制技术。附参考文献74篇。     

ADN及其固体推进剂燃烧特性的研究进展

系统介绍了二硝酰胺铵(ADN)燃烧的最新研究动态,综述了国内外近年来报道的ADN燃烧时发生的物理化学变化、ADN燃烧机理、催化剂/ADN混合物燃烧性能以及ADN基固体推进剂燃烧特性的最新研究进展。首先指出了ADN的燃烧主要受凝聚相反应控制,ADN燃烧波结构包括固相层、泡沫层(包括固-气和液-气)和气相层;其次,总结了ADN基固体推进剂燃烧特性的研究现状,对现有研究中存在的局限性进行了分析;最后,指出继续开发适用于ADN基固体推进剂的新型燃烧催化剂是今后研究的重点方向之一。另外,随着非异氰酸酯固化体系在ADN基固体推进剂中的应用,需进一步加深ADN基固体推进剂燃烧性能的研究,尤其是三唑环的引入对ADN热分解及推进剂中其他组分热分解的影响。     

新型双基推进剂燃速降速剂

吉林市石井沟联合化工厂研究所科技人员于一九八○年首次研制成功新型双基推进剂燃速降速剂,一九八二年三月完成中间试验,工艺数据重现性良好,该产品已于一九八二年九月八日在吉林市通过市级技术鉴定。这种新产品的突出特点是耐热性优异,易于加工成型;物理和化学性质稳定,贮存过程不变质;表面形态疏松,利于同推进剂中其它组分混匀及塑化。这一新产品燃烧完全,燃气     

推进剂药粒干燥过程的安全性分析

分析了推进剂药粒在干燥过程中发生热分解、燃烧或热爆炸的起因。通过比较几种典型干燥方法,了解其干燥过程的优缺点。根据推进剂干燥过程中所发生的物理化学变化,讨论了干燥过程中硝化甘油蒸发及推进剂热分解、燃烧或热爆炸的机理。通过烘箱法模拟热分解,找到了发生热分解、燃烧或热爆炸的时间和温度点。最后分析了推进剂药粒在干燥过程中的危险性。     

含高氮化合物的CMDB推进剂的燃烧特性

以3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz)和2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪(NNHT)为含能添加剂应用于含RDX或HNIW的CMDB推进剂中,考察了BTATz和NNHT对推进剂燃速、火焰和熄火表面形貌的影响。结果表明,BTATz能大大提高推进剂的燃速,而NNHT有助于推进剂产生平台燃烧,分别完全取代RDX后,推进剂的燃烧显现出不同于RDX-CMDB推进剂的独特的暗区形貌,在暗区内部存在由燃烧表面发出的发散火焰束,这主要得益于BTATz和NNHT自身高燃速特性及其燃烧时不存在如RDX的熔融过程;含与不含高氮化合物的RDX-CMDB推进剂火焰形貌类似,熔融态的RDX妨碍了燃烧表面高热碳粒的生成,较少的高热碳粒不利于RDX-CMDB推进剂燃速的提升;常用的铅-铜-碳催化体系对于推进剂的燃烧同样也具有理想的调节作用,在该催化体系与NNHT的协同作用下,8~22MPa范围内NNHT-RDX-CMDB推进剂压强指数降至0.19,降幅达76%,NNHT-HNIW-CMDB推进剂压强指数降至0.42,降幅达50.6%;该催化体系对BTATz、NNHT、HNIW不敏感,催化体系本质上还是主要作用于双基基体,发生在燃烧表面及近燃面的凝/气相区,使得燃烧表面结构发生明显改变,CMDB推进剂燃烧性能得以改善。     

含团聚硼粉富燃料推进剂一次燃烧模型的建立

为研究团聚硼粉对富燃料推进剂燃烧过程中能量释放和燃速特性的影响,结合实验分析建立了基于BDP模型的含团聚硼粉富燃料推进剂一次燃烧的物理和数学模型.该物理模型中,燃烧表面由团聚硼粉、AP和黏合剂的聚集区两部分组成,气相区形成了AP火焰和FF(终焰)聚集区,团聚硼粉中团聚剂参与了PF(初焰)和FF.在假设团聚硼粉为惰性物质基础上,建立了该推进剂的数学燃烧模型.通过AP/HTPB体系、团聚硼粉/AP/HTPB体系的简化与计算,推导出燃速公式中SAP/S的表达式.该模型充分考虑了团聚硼粉体积分数ζ1对推进剂燃面的影响,将硼粉的体积因素引入含硼富燃料推进剂的数学燃烧模型公式,该模型合理解释了这种推进剂的主要燃烧特性.     

丁羟推进剂高压燃速及其调控方法研究进展

从丁羟推进剂的燃烧波结构出发,分析了高低压下推进剂燃烧火焰结构和燃面结构的变化,并借助燃速表达式阐明气固两相的传热传质是影响燃速的重要因素。综述了HTPB、AP粒径分布、RDX和HMX粒径等对丁羟推进剂高压燃速的影响,总结了金属氧化物、二茂铁及其衍生物、纳米催化剂、碳材料及其复合物、复合燃速调节剂在燃烧性能调控方面的研究进展,并分析了高压下丁羟推进剂发生燃速突增的可能原因。最后指出今后应加强以下几方面研究：(1)研究配方对丁羟推进剂高压燃烧性能的影响,阐明燃速拐点压强的变化规律;(2)研究压强对丁羟推进剂中各个组分燃烧特性以及组分之间相互作用的影响;(3)开发新型燃速调节剂,实现对丁羟推进剂高压燃烧性能的有效调控。     

浅谈复合固体火箭推进剂中的粘合剂

一、火箭推进剂简述化学推进剂是迄今唯一付诸使用的火箭推进方式,它利用推进剂物质在火箭发动机中发生燃烧反应获得能源,而将燃烧产物作为工质,从而使整个火箭高速向前运动.根据通常条件下呈现的物态,可将化学推进剂分为液体、固体和固液三类.固体推进剂又有均质和复合之分.所谓均质固体推进剂即其组份间无相的界面,如用硝化甘油胶化硝化纤维素所得到的"双基推进剂"就是其中的典型.而复合固体推进剂是以粘合     

2-D AP/HTPB三明治推进剂耦合燃烧的数值模拟

建立了周期性2-DAP/HTPB三明治推进剂热流耦合燃烧模型,用等效源项法描述固体推进剂燃烧表面加质过程。质量流量采用阿累尼乌斯律近似计算,表面质量分数由基于实验数据建立的单步凝相总体反应模型确定。气相区采用一种49组分328反应复杂动力学机制来描述。结果表明,压力不同,化学反应速率与扩散速率相对关系不同。低压(0.5MPa左右)下,总体火焰呈现预混火焰结构;高压(大于2MPa)下,火焰结构呈现典型的多火焰特征。燃面温度、气相热反馈及燃速等燃面特性随压强变化趋势均与文献结果一致。     

HTPB/Al/AP/RDX推进剂初始燃烧的分子模拟

针对一种四组元HTPB推进剂(HTPB/Al/AP/RDX)关键组分,基于第一性原理计算的数据集,使用深度神经网络模型开发了一个机器学习势函数;基于新开发的势函数,建立了四组元HTPB推进剂燃面模型,并进行了大规模的分子动力学模拟计算,对推进剂燃烧时的微观结构、温度、反应组分的时空演化进行了系统统计分析。结果表明,新开发的势函数能够准确描述推进剂组分单质及两两之间界面的能量和受力特性,是一个高精度、高效率的机器学习势函数;燃面模型实现了对推进剂燃烧过程中的AP、RDX、HTPB热解过程精准模拟,阐明了扩散火焰的形成机理以及铝粉从燃面剥离等微观过程,揭示了其中的各组分界面相互作用机制。表明分子动力学模拟能够在原子尺度上实现时间分辨的三维重建,进而获得推进剂燃烧的微观机理,可为固体推进剂的理论研究提供了新的工具。     

轻质碳材料及其复合物在固体推进剂中的应用研究进展

从催化固体推进剂组分、调节推进剂燃烧性能等方面综述了轻质碳材料及其复合物在推进剂中的应用研究进展,分析了富勒烯、氧化石墨烯、碳纳米管等碳材料及其复合物对推进剂组分热分解的不同催化效果及对推进剂燃烧性能的调节作用。介绍了活性炭纤维、石墨等在推进剂制造、废旧推进剂处理等方面应用的研究进展,指出了今后轻质碳材料在固体推进剂中应用的重点研究方向。附参考文献40篇。     

p(BAMO-AMMO)热塑性高能推进剂燃烧转爆轰试验研究

采用燃烧转爆轰(DDT)管法研究了p(BAMO-AMMO)热塑性推进剂主要固体组分RDX和AP含量、AP粒度及级配等对其燃烧转爆轰响应规律的影响。结果表明,在相同试验条件下,含质量分数65%AP的p(BAMOAMMO)推进剂发生了燃烧转爆轰响应,而含等量RDX的p(BAMO-AMMO)推进剂仅发生了燃烧反应。当RDX质量分数从65%增加到85%时,样品由燃烧反应变为燃烧转爆轰反应。含等量细粒度(d50=1.0μm)AP的推进剂发生燃烧转爆轰的倾向较含粗粒度AP(d50=105μm)的低。当粗、细AP以质量比为10∶3级配时,p(BAMOAMMO)推进剂未发生燃烧转爆轰反应。     

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。     

合金燃料在固体推进剂中的应用

介绍了合金燃料的特点及其制备方法,并对合金燃料在固体推进剂中的应用研究情况进行了综述.认为合金燃料具有点火性能好、点火温度及熔点可调、燃烧效率高等优点,而且对推进剂的燃烧性能有重要影响.其中贮氢合金燃料有较高的生成焓,与推进剂组分有良好的相容性,在高能推进剂中有良好的应用前景.     

NEPE推进剂的燃烧转爆轰特性

介绍了燃烧转爆轰的研究方法、表征参数和影响因素.用DDT管、光电管、应变片、验证板研究了NEPE推进剂混合过程中的燃烧转爆轰特性.研究结果表明,NEPE推进剂药浆的诱导爆轰距离与其在DDT管中的装填密度存在典型的U形曲线关系;当实际装填密度大于理论装填密度的95%时,NEPE推进剂药浆在试验条件下无法发生燃烧转爆轰,同时,NEPE推进剂药浆的诱导爆轰距离与DDT管的破碎程度具有较好的相关性,诱导爆轰距离越小,DDT管的破碎程度越严重.由于立式混合机的密闭性及混合过程中推进剂药浆的不均匀性,NEPE推进剂在混合过程中存在燃烧转爆轰的可能性.     

燃烧稳定剂对RDX-CMDB推进剂热分解特性的影响

用高压DSC和Ⅱ型钨铼微热电偶实验研究了5种燃烧稳定剂(Al2O3、ZrB2、ZrO2、SiC、WC)对RDX-CMDB推进剂的热分解特性及燃烧波温度分布的影响.结果表明,随着压力的升高,RDX-CMDB推进剂的两个特征分解峰温降低,分解热增加.相同压力下,5种燃烧稳定剂对两个特征峰温的影响不大,但对分解热影响显著,其影响程度为ZrO2和WC最大(甚至能将5MPa下的分解热提高28％以上),Al2O3次之,ZrB2、SiC最小;不同燃烧稳定剂对RDX-CMDB推进剂燃烧的作用区间不同,ZrO2和WC主要作用于固相反应区及嘶嘶区,Al2O3则作用于气相区,使作用区域的放热量及温度梯度明显提高.     

DNTF-CMDB推进剂的燃烧机理（英文）

采用燃烧火焰单幅照相技术、微热电偶测温和扫描电镜-能谱仪研究了DNTF-CMDB推进剂的火焰结构、燃烧波温度分布、熄火表面形貌及元素分布。结果表明,含10%DNTF改性双基推进剂的火焰结构为预混火焰,其燃烧波结构与双基推进剂类似。含50%DNTF改性双基推进剂的火焰结构为扩散火焰,其燃烧波结构与AP-HTPB复合推进剂类似。燃烧表面炭物质的减少是推进剂压强指数升高的主要原因。     

固体推进剂燃烧波结构研究

设计了一套分析燃烧波结构的数值计算方法,可以利用热偶数据有效地分析均质推进剂固相反应的细节,为了解固体推进剂机理提拱了一种重要的手段;提出了均质推进剂也没有明显的固气界面的观点,因而也无表面温度可言;设计了固相反应热计算模型,提出了固相反应机理的观点,并指出压力不同固相反应机理基本相同,但固相放热程度不同;提出Π型热偶不宜测量非均质推进剂燃烧波结构的观点。