HTPB复合固体推进剂材料声发射的特性

阐述了声发射原理及应用,指出ＡＥ技术适应于研究ＨＴＰＢ复合固体推进剂动态损伤过程。在声发射实验结果分析的基础上,得出了ＨＴＰＢ 合固体推进剂材料声发射特性。     

AP/HTPB复合推进剂用纳米Co粉的制备

以CoCl_2·H_2O和水合联氨(N_2H_4·H_2O)为主要原料,采用化学还原法制备了纳米Co粉.在不同工艺条件下制备了树枝状纳米Co粉和球形纳米Co粉,用TEM和XRD对产物进行了表征,同时用DTA测试了加入球形纳米Co粉后AP的热分解性能.结果表明,反应介质的黏度和分散剂性质对纳米Co粉粒度及形貌影响较大,在最佳工艺条件下制备了颗粒尺寸均匀、粒度为50~60 nm的球形纳米Co粉;球形纳米Co粉能使AP热分解反应的高温分解峰温度显著下降;添加质量分数2%的球形纳米Co粉,复合推进剂的燃速明显提高,压力指数大幅降低.     

含HEMX高能量特性丁羟推进剂的研究探讨

介绍了ＨＭＸ高能量特性丁羟推进剂理论性能、关键技术及解决关键技术的措施，提出了研究ＨＭＸ高能量特性丁羟推进剂的必要性。     

HTPB固体推进剂蠕变损伤模型研究

为研究HTPB推进剂的蠕变特性,开展了0.15～0.35MPa应力下推进剂的单轴拉伸蠕变试验;结合线性黏弹性理论和连续损伤力学理论,建立了HTPB推进剂蠕变损伤模型;根据试验数据,确定了不同应力水平下蠕变损伤模型的参数,并获取了应力对各参数的影响规律,最后利用蠕变应力0.2MPa下的试验数据对模型进行了验证。结果表明,HTPB推进剂存在明显的衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变三阶段过程;建立的蠕变损伤模型结合Burgers模型的特征和连续损伤力学理论,串联含损伤的黏壶元件,克服了Burgers模型无法反映蠕变破坏阶段特性的不足。提出的蠕变损伤模型与试验值拟合度高,误差在3%以内,可以准确地描述推进剂在不同应力水平下的全过程蠕变特性。     

高硝胺含量复合推进剂的初步研究

研究了一种用７０％－８５％硝胺和１５％－３０％热固性粘结剂制成的复合硝胺推进剂。该推进剂具有低特征信号、低易损性等特点，用一般双基药所采用的燃烧催化剂可调节燃速，深入研究其燃烧机理很有意义。     

组分对高能HTPB推进剂燃烧性能和力学性能的影响

通过调整氧化剂AP粒径与含量、键合剂及R值，研究了固体质量分数为90％的HTPB推进剂的燃烧性能和力学性能。结果表明，在HTPB推进剂能量性能得到提高的同时，推进剂的燃烧性能和力学性能也得到了较好的保证。高固体含量下HTPB推进剂的燃烧和力学性能随配方调节呈现出较为明显的规律。推进剂的燃烧性能稳定，燃速和压力指数可调，压力指数控制在0．30～0．40；分别测定了高温（60℃）、常温（20℃）和低温（-40℃）力学性能，高温、低温和常温下的拉伸强度一般均大于1．0MPa，低温延伸率最高可达74．7％。     

含铜催化剂对RDX/AP/HTPB推进剂燃烧特性的影响

采用热分析方法，研究了五种新型含铜催化剂对ＡＰ、ＡＰ／ＲＤＸ热分解特性的影响，从中筛选出两种催化效果比较好的催化剂。进一步研究了它们对ＡＰ／ＲＤＸ／ＨＴＰＢ推进剂燃速及燃速压强指数的影响。结果表明：这两种催化剂对提高燃速，降低压强指数有明显效果，经适当组合，可进一步提高燃速，降低压强指数。     

基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估

为了预估发射装药的内弹道性能,建立了一种基于密闭爆发器试验检测发射药的静态燃烧性能参数进而预测其装药内弹道性能的方法,采用不同批次的单樟-5/7发射药进行了装药性能预估计算,并基于30 mm火炮对内弹道性能预估精度进行了试验验证。结果表明,采用所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法计算获得的最大膛压为376.0 MPa,与试验测试的膛压平均值388.7 MPa的计算误差为3.27%;计算的炮口初速为1143.5 m/s,与试验测试的炮口初速平均值1156.3 m/s的计算误差为1.11%。所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法具有较高的精度,可对发射药样品不同批次间的内弹道性能进行高效精确的预估,为长期贮存发射药使用寿命的判定及发射药产品的出厂校验提供了一种高效低成本的弹道性能评价方法。     

低铝含量HTPB固体推进剂的燃烧特性

为研究低铝含量推进剂的燃烧特性,以铝粉质量分数5%的低铝含量HTPB推进剂为对象,以铝粉质量分数12%～18%的HTPB推进剂为参比,通过水下声发射、BSFΦ75及BSFΦ165标准试验发动机等测试方法研究了低铝含量推进剂的燃烧性能和能量性能。结果表明,同一固含量条件下,低铝含量推进剂燃速较高,压强指数没有明显变化;铝粉粒度越细,低铝含量推进剂燃速和燃速压强指数越大;经BSFΦ75发动机内弹道p(压力)—t(时间)曲线验证,8～10MPa内低铝含量推进剂燃烧稳定;经BSFΦ165发动机试车验证,7MPa下,低燃速低铝含量推进剂实际比冲2387N·s/kg,比冲效率达到97.3%,高燃速低铝含量推进剂实际比冲2465N·s/kg,比冲效率达到98.6%。低铝含量推进剂燃烧效率高,相近燃速下低铝含量推进剂与常规铝含量推进剂能量在同一水平。     

复合固体推进剂装药侧面包覆层贮存试验

叙述了复合固体推进剂壳体粘结式装药侧面包覆层及其作用。总结了ＰＳ－１和ＰＳ－２两种壳体粘结式复合固体推进剂装药侧面包覆层ＢＫ－１和ＢＫ－２长期贮存试验情况。实验结果表明,在室内无控条件下,ＢＫ－１包覆层贮存８年,ＢＫ－２包覆层贮存６年,性能基本上稳定。对于装复合固体推进剂的钢壳体发动机必须研究防腐问题。     

Numerical Simulation of Quenched Combustion Model for AP/HTPB Propellant under Transient Depressurization

In order to study the out‐of‐phase blowing effect of ammonium perchlorate/hydroxyl terminated polybutadiene (AP/HTPB) under transient depressurization, a two‐dimensional periodic sandwich model of AP/HTPB sandwich unsteady combustion was established. The gas‐solid two‐step total reaction was used to couple the gas‐solid boundary layer, and the AP/HTPB step‐down temperature criterion was applied. The numerical simulation comparative analysis under the initial combustion pressure 3.5 MPa∼10 MPa and the initial depressurization rate of 1000 MPa/s∼2000 MPa/s was experimented. The results show that under the condition of initial combustion pressure of 3.5 MPa and pressure reduction rate of 1000 MPa/s, the formation of narrow diffusion chemical reaction zone appears in the initial stage of depressurization; when the combustion pressure drops to about 1.7 MPa, the flame appears dual characteristics: diffusion and premixed combustion; when the pressure dropped to 0.1 MPa, the flame is premixed combustion. AP(g) is the main factor causing the out‐of‐phase blowing effect. During the initial stage of combustion, AP(g) decomposes rapidly and its decomposition product is close to the combustion surface; with the rapid decrease of pressure, the gas‐phase heat feedback decreases, leading to the decrease of AP(g) decomposition rate and AP(g) diffusion to the gas phase, which is the initial phase of out‐of‐phase blowing effect; when the gas phase heat feedback reduced and the temperature is below 750 K, the decomposition of AP(g) is stopped and the undecomposed AP(g) is further diffused to the gas phase region, which exacerbates the out‐of‐phase blowing effect, leading to the extinguishment of AP/HTPB. The unsteady combustion flame extinction time increases with the initial combustion pressure, and decreases with the initial depressurization rate.     

丁羟复合推进剂的辐射点火

采用CO2激光点火装置,对丁羟复合推进剂的点火过程进行了实验研究,利用描述固体推进剂物化现象的一维传热模型对复合推进剂的辐射点火特性进行了理论分析。通过最小二乘法拟合实验数据得到了丁羟复合推进剂的点火准则。结果表明,丁羟复合推进剂的点火过程主要包括惰性加热及气相点火过程,惰性加热时间和点火延迟时间随热流密度的增大而减小,且随着热流密度的增大,热流密度的影响逐渐降低。固相传热数学模型能够比较准确地描述复合推进剂的辐射点火特性。     

LOVA发射药点火燃烧性能

制备了含有两种不同黏结剂的低易损性发射药(即LOVA发射药),并应用点火燃烧模拟装置与密闭爆发器对其点火燃烧性能进行了研究。结果表明,LOVA发射药难点火,但在点火药中添加高氯酸铵后可有效改善LOVA发射药的点火性能。LOVA发射药燃烧具有燃速系数低、燃速压力指数高等特点。     

多层发射药的燃烧特性

利用已建立的圆环状多层发射药燃烧模型得到多层发射药的理论燃烧猛度Γ-Ψ曲线,并通过密闭爆发器实验测试了不同结构的多层发射药的静态燃烧性能,讨论了结构对多层发射药燃烧渐增性的影响。结果表明,火药燃去量处于0.2~0.8时,实验L-B曲线与理论Γ-Ψ曲线之间有着相同的变化趋势;过大(或过小)的内外层燃速比K和缓燃层厚度比X均对多层发射药的燃烧渐增性不利,只有在合理的范围里选择,多层发射药的燃烧渐增性才会呈现增强的趋势;随着药片宽厚比W的增大,多层发射药表现出恒面燃烧的特征,燃烧渐增性变佳。     

B/Fe_2O_3/NC复合物的制备及其对HTPB/AP推进剂性能的影响

为改善硼粉(B)的性能和纳米氧化铁(Fe_2O_3)在固体推进剂中的分散性,用静电喷雾法制备了B/Fe_2O_3/NC复合物,采用扫描电镜(SEM)表征了复合物的表面形貌,用TG-DSC分析了复合物的热性能及其对HTPB/AP推进剂热性能的影响,并用燃速测试和密闭爆发器实验研究了该复合物对HTPB/AP推进剂燃烧性能的影响。结果表明,所制备的B/Fe_2O_3/NC复合物均以团聚体的形式存在,复合物中B的活性提高,其氧化反应温度提前;团聚硼粉对HTPB/AP推进剂燃烧性能的改善效果明显优于原料硼粉;加入Fe_2O_3后,会进一步改善含硼推进剂的燃烧性能,而且随Fe_2O_3含量的增加,在密闭爆发器中HTPB/AP推进剂达到最高压力所需的时间逐渐减小。当Fe_2O_3的质量分数为8%时,推进剂在常压空气中的燃速最大,为不添加B/Fe_2O_3/NC复合物的HTPB/AP推进剂的2.77倍。B/Fe_2O_3/NC复合物对推进剂的热分解具有一定催化作用,且随Fe_2O_3含量的增加催化作用增强。     

几何尺寸对管状变燃速发射药燃烧性能的影响

利用密闭爆发器试验,研究了管状变燃速发射药的几何尺寸对燃烧性能的影响,将实验与理论Г-ψ曲线进行对比.结果表明,管状变燃速药的孔径太大或太小时,都不能获得良好的燃烧渐增性;长径比小于2时对其燃烧渐增性的不利影响比较明显,综合考虑燃烧性能与装填密度,管状变燃速药的长径比取2.5为宜.造成实验与理论Г-ψ曲线差异的主要原因在于实验测试中不能满足推导理论公式时所采用的一些假设条件.     

大颗粒球形发射药的制备及性能测试

为了解决现有球形发射药制备中存在的溶剂用量大、粒径不均一的问题,以双基吸收药为原料,采用剪切搓圆法制备大颗粒球形发射药。研究了溶棉质量比、搓丸刀间距、丸条直径对球形药质量的影响,采用密闭爆发器试验对成型、干燥后的样品进行了定容燃烧性能测试。结果表明,当溶棉质量比为0.4∶1.0、搓刀间距为0.4mm、丸条直径为3.8mm时,可得到粒径均一的球形颗粒,烘干后球形颗粒伸长度为1.033,颗粒密度可达1.680g/cm~3,堆积密度可达0.945g/cm~3,与内溶法制备的球形药的密度相当,密闭爆发器实验所得曲线表明制备的球形颗粒燃烧过程稳定,呈减面性。     

复合改性双基推进剂燃烧性能研究

采用近距摄影、扫描电镜、电子能谱、X-射线衍射等多种技术,对CMDB（复合改性双基）、Al-CMDB、Mg／Al-CMDB推进剂燃速和火焰结构进行了研究。结果表明,在CMDB推进剂中添加A1、Mg／A1等金属燃料,改变了火焰结构;Mg／Al合金可提高金属燃料Al粉的燃烧效率。