破碎燃烧高能气体压裂装药损伤对DDT行为的影响

概述了以高氯酸铵为基的丁羟复合推进剂(CCCF复合推进剂)模拟损伤试验及损伤状态对其燃烧稳定性和燃烧转爆轰特性(DDT行为)的影响。分析了装药在不同损伤状态下的密闭爆发器实验结果。发现CCCF复合推进剂在无外部约束条件下意外点火，通常不产生DDT行为。但在油气井中可能产生DDT行为。     

贫氧固体推进剂的配方研究

一、一种新的火箭推进概念当前,由于军事和空间技术的推动,固体推进剂仍十分活跃。其发展主流是丁羟(HTPB)系复合推进剂和复合双基(CDB)推进剂。添加奥托金的丁羟推进剂,其真空比冲近期可望突破300秒。但是化学推进剂能量的提高总是有限的。为了大幅度地提高固体火箭发动机的推力,一种新的火箭推进概念——固体冲压式火箭发动机和与之相应的贫氧固体推进剂应运而生。固冲发动机的基本原理是贫氧推进剂在初燃室燃烧产生的一次燃气经喷嘴向复燃室     

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。     

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。     

丁羟推进剂药浆的浇铸流变性与产品的力学性能

丁羟复合固体推进剂在浇铸制造工艺中,装药表面存在沿浇铸方向上的大分子取向应力场,在装药存储过程中因为应力松弛,高聚物粘结剂和固体组分颗粒之间的粘结力会因此而逐渐减弱,解取向严重时两者间相互会明显脱开,使得推进剂的力学性能明显下降。推进剂装药性能下降到一定程度,延伸率达到开裂最低延伸率(临界值)以下时,环境应力就会从装药表面某些缺陷处(凹陷、划痕等工业条件允许范围的疵点)引发开裂,产生沿浇铸方向(药柱长度方向)排布的裂纹。丁羟复合固体推进剂开裂最低伸长率(临界值)在23%左右。     

贫氧固体推进剂的配方研究

一、一种新的火箭推进概念当前,由于军事和空间技术的推动,固体推进剂仍十分活跃。其发展主流是丁羟(HTPB)系复合推进剂和复合双基(CDB)推进剂。添加奥托金的丁羟推进剂,其真空比冲近期可望突破300秒。但是化学推进剂能量的提高总是有限的。为了大幅度地提高固体火箭发动机的推力,一种新的火箭推进概念——固体冲压式火箭发动机和与之相应的贫氧固体推进剂应运而生。     

智能弹药用新型电控固体推进剂的研究进展

针对当前固体火箭发动机无法重复启停、难以实现推力可控等需求,结合固体火箭和液体火箭的优点,国内外研究机构探究了一种具有重复点火与熄火、燃烧速度可调、输出能量可控的电控固体推进剂。系统介绍了新型电控固体推进剂领域的国内外研究现状,首先,总结了国内外各类电控固体推进剂(硝酸铵基、硝酸羟胺基、高氯酸锂基)的发展,以及在微推、炮弹点火器和固体发动机方面的应用情况;其次,概述了配方组分、电压、电流、外界环境温度和压强等因素对电控固体推进剂的燃速、点火延迟时间以及力学性能的影响;然后,分析了电控固体推进剂的启停机理,介绍了硝酸铵羟胺和高氯酸锂基电控固体推进剂的反应机理;最后,对电控固体推进剂的未来发展进行了展望,指出未来仍需重点研究的方向：加强电控固体推进剂制备工艺放大研究;设计新型电敏氧化剂,解决高压下无法可控燃烧的问题;开展大尺寸电控固体发动机试验研究;通过数值模拟进一步揭示电能与推进剂燃烧耦合效应。附参考文献62篇。     

二硝酰胺铵推进剂的能量特性

二硝 (基 )酰胺 (基 )铵 (ADN)是一种新型稳定的高能无机氧化剂 ,其单元推进剂的比冲为 2 0 0 3.2 Ns/kg,燃烧温度为 2 10 0 K,用ADN取代丁羟复合固体推进剂中的高氯酸铵 (AP) ,比冲可提高 10 4.5 Ns/kg,与 GAP组成的无烟推进剂比冲可达 2 6 0 7Ns/kg,由GAP/ADN/RDX组成的无烟推进剂 ,最高比冲为 2 6 30 Ns/kg.     

基于HTPB改性多功能助剂的合成及性能分析

在多羟基、多胺基聚丁二烯(AEHTPB)的基础上,向其分子结构中引入硼酸酯基团,制备出多硼酸酯基、多胺基聚丁二烯(AEHTPB-B);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;研究了AEHTPB-B对黏合剂基体力学性能的影响,并通过装药实验探究了AEHTPB-B对丁羟四组元推进剂力学性能及燃烧性能的影响,分析了AEHTPB-B对不同填料的键合效果。结果表明,AEHTPB-B可提高黏合剂基体强度,还可同时对高氯酸铵(AP)及黑索金(RDX)填料起键合作用,有效改善丁羟四组元推进剂的力学性能;当AEHTPB-B质量分数为8%时,常温下推进剂拉伸强度(σ_m)可提升29.2%,最大伸长率(ε_m)可提升63.3%,推进剂燃速降低11.7%。     

湿度对丁羟推进剂及其粘接性能的影响研究

固体火箭发动机燃烧室内绝热层、人工脱黏层及推进剂药柱,均为高分子材料复合体系。在成型及贮存过程中,湿度是影响丁羟推进剂药柱性能及各界面的联合粘接强度的首要因素。探讨了绝热层、衬层及推进剂药柱在不同环境湿度下的吸湿特性,通过模拟实际生产过程的环境湿度,研究了丁羟推进剂药柱性能及各界面的联合粘接强度变化状况。     

复合固体推进剂老化研究

针对复合固体推进剂的老化问题,探讨了复合固体推进剂老化的主要因素;从复合固体推进剂组分的影响、环境湿度、储存温度等方面分析了其影响复合固体推进剂老化的机理;综述了复合固体推进剂贮存寿命的几种预估方法:力学性能法、阿累尼乌斯方程式法、凝胶含量法、傅里叶红外光谱法和动态粘弹法,并对这些研究方法的内容和结果可信度进行了分析。最后对复合固体推进剂老化研究的发展趋势进行了展望。     

快燃物ACP在丁羟复合固体推进剂中的应用

采用药条燃速仪试验和Ф64mm发动机点火试验,研究了不同含量的快燃物ACP对低、中、高燃速丁羟复合固体推进剂燃烧性能的影响。结果表明,快燃物ACP能明显提高推进剂的燃速,使6．86～15MPa下推进剂的燃速压强指数有明显增大的趋势,在低、中、高燃速推进剂配方中加入质量分数为5％的ACP,15MPa下的燃速分别提高11．3％,82．9％,67．8％。Ф64mm发动机试验表明,含ACP的推进剂在发动机中能够稳定燃烧,发动机p-t工作曲线稳定。获得了ACP使推进剂产生非平行层燃烧从而大幅度提高燃速的初步证据。     

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。     

氧化石墨烯基含能配位聚合物对四组元复合推进剂热分解及燃烧催化作用

研究了3类典型氧化石墨烯基含能配位聚合物(GO-X)燃烧催化剂对四组元复合推进剂热分解特性和燃烧性能的影响;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了推进剂截面微观形貌;采用同步热分析(DSC-TG)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对含不同GO-X的推进剂的热分解特性及其气相分解产物进行分析;采用综合燃烧诊断系统获得了该型推进剂的火焰结构与燃面推移速度,并采用X射线粉末衍射(XRD)对凝聚相燃烧产物物相结构进行了分析。结果表明,含GO-X的推进剂固化充分、组分界面结构完整,表明GO-X对固化交联反应没有明显影响;GO-CHZ-Cu对四组元推进剂的热分解催化效应十分显著,使其放热量增加到3064.1J/g,相比于空白配方增加了35.0%。GO-CHZ-Ni同样对推进剂有一定的催化效应,该样品放热量为2456.1J/g,增幅为8.2%。与纯GO相比,GO-CHZ-Ni与GO-CHZ-Cu可大幅提高四组元复合推进剂在低压段(0.5～1.5MPa)的燃速,除GO-CHZ-Cu外,其他催化剂使推进剂随着压强增大,燃速的增幅更加明显,因此压强指数提高。含GO-CHZ-Cu推进剂的压强指数为0.34,与空白配方差别不大,但整体上燃速提升46.4%,并且凝相产物分析表明GO-CHZ-Cu可使Al粉的燃烧更加完全,进一步提高了能量利用效率。     

降速剂及其作用位点对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律

为研究降速剂对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律,将典型季铵盐和金刚烷衍生物两种高效降速剂引入核壳结构铝基复合颗粒Al@HMX和AP@Al,使其分别作用于HMX颗粒内部和AP颗粒表面,制备了4种含降速剂的铝基复合颗粒(Al/A@HMX,Al/B@HMX,AP@Al/A和AP@Al/B);采用扫描电子显微镜对样品形貌进行了表征;采用高速红外相机拍摄推进剂燃烧过程的火焰红外照片,并对推进剂的爆热、密度、点火延迟时间和燃速进行了测试。结果表明,加入惰性降速剂会导致推进剂爆热降低,而Al@HMX复合颗粒能部分抵消这一现象,使推进剂爆热值增加了338J/g;降速剂能够抑制AP和HMX的热分解过程,使达到AlO辐射峰值前维持低强度的“平台段”;而引入Al@HMX后,推进剂的点火延迟时间比基础配方减小49.4%;在10～20MPa范围内两种降速剂均能有效降低推进剂燃速,在此基础上采用Al@HMX可使含季铵盐丁羟四组元推进剂20MPa下的燃速降低7.1mm/s(38.4%),压强指数降至0.25;当降速剂作用于AP表面时,含质量分数1%季铵盐的推进剂在20MPa下燃速可降低5.0mm/s(27.3%)...     

某发动机装药丁羟推进剂研制

本文开展丁羟推进剂研究,通过对固体填料级配的科学合理调整及工艺助剂的使用,使工艺性能得到很大改善、通过键合剂的合理复配,使力学性能显著提高,同时使用二茂铁衍生物提高燃速的试验研究,研制出力学性能、燃烧性能稳定,工艺性能良好的丁羟推进剂配方,可满足某型号发动机燃烧室装药技术要求.     

丁羟三组元推进剂的增材制造及性能研究

针对传统浇注成型与直写式3D打印对固体推进剂药浆工艺性能要求相冲突的问题,为实现小型药柱的3D打印,采用添加少量定型助剂(YJ)的方法对丁羟三组元推进剂配方进行改性,对改性前后推进剂的工艺性能、力学性能、燃烧性能和能量性能进行对比分析,并探究了YJ对推进剂性能的影响。结果表明,改性后的推进剂药浆具备可控挤出和室温堆积的流变特性;YJ的加入使得推进剂在20、70℃下的最大抗拉强度分别降低0.1和0.15MPa,断裂伸长率分别增加了12.7%和9.9%,表明YJ对其力学性能影响显著;此外,实验及理论计算表明,YJ对推进剂的燃烧性能和能量性能影响甚微,燃速最大降低0.24mm/s,能量变化幅度均在1%以内;表明定型助剂(YJ)的加入不仅使药浆满足3D打印要求,而且对原始推进剂的整体性能没有显著负面影响。     

醇胺类键合剂在丁羟推进剂中的应用进展

介绍醇胺类键合剂的发展现状,分析键合剂在复合推进剂中的键合机理及其在丁羟推进剂中的应用,总结了醇胺类键合剂在应用中所存在的问题及发展趋势。认为醇胺类键合剂可明显改善丁羟推进剂的性能。     

两种新型2-偕二硝甲基-5-硝基四唑含能离子盐的合成、表征及性能预估

以氨基-1,2,4-三唑和2-偕二硝甲基-5-硝基四唑(HDNMNT)为原料,通过中和反应合成出两种新型含能离子盐——2-偕二硝甲基-5-硝基四唑3-氨基-1,2,4-三唑盐(3-ATDNMNT)和2-偕二硝甲基-5-硝基四唑4-氨基-1,2,4-三唑盐(4-ATDNMNT),收率分别为95.4%和96.7%;利用FT-IR、1 H NMR、13C NMR、15 N NMR及元素分析等方法对其结构进行表征;采用量子化学方法计算了3-ATDNMNT和4-ATDNMNT的爆轰性能;在标准状态下(膨胀比为70∶1),利用最小自由能原理,分别计算了两种离子盐在丁羟复合推进剂中的能量性能。结果表明,3-ATDNMNT的爆速和爆压分别为8.587km/s和33.58GPa,4-ATDNMNT的爆速和爆压分别为8.693km/s和34.31GPa。以3-ATDNMNT部分取代丁羟复合推进剂中的AP后,丁羟复合推进剂的理论比冲可达2 635.7N·s/kg。以4-ATDNMNT部分取代丁羟复合推进剂中的AP后,当HTPB、Al、AP及4-ATDNMNT各组分质量分数分别为10%、5%、15%及70%时,获得该丁羟复合推进剂的最高理论比冲为2 677.2N·s/kg。     

VKM-600型立式捏合机的混合工艺研究

VKM-600型立式捏合机是当今火炸药行业广泛应用的关键设备,在应用于复合固体推进剂制造中,本研究通过混合程序的优化,解决了低固体含量高燃速丁羟推进剂配方混合不均匀问题,为该类设备提出了可行的混合技术,并得出低固体含量配方混合前期最大扭矩工艺参数。