高能复合推进剂的热分解特性

探讨了不同粘合剂成分对高氯酸铵（ＡＰ）系复合推进剂热分解特性的影响。实验结果证明，ＡＰ系复合推进剂的热分解特性取决于粘合剂成分本身的热分解特性，而压力对热分解的影响较小。添加氧化铁可以促进ＡＰ的热分解和粘合剂的热分解，从而可以促进推进剂的热分解。     

高能复合改性双基推进剂的燃速特性(Ⅰ)——基本推进剂的燃烧特性

为明确双基推进剂每单位质量所含能量影响燃速的物理特性量，研究了燃烧波结构。利用氮气加压的套罩式燃烧器燃烧推进剂药条试样，观察了火焰，测量了火焰的温度分布。明确了最终火焰温度对燃速没有直接影响。推进剂含能量即最终火焰温度增加时，暗区的温度增加，与此同时推进剂的燃速增加。这是因为含能量增加时沸腾区的ＮＯ２气体增加，反应加速，在推进剂燃烧表面的温度梯度即热流束增加，促使燃速增加。     

高能复合推进剂的燃速特性

已知高氯酸铵（ＡＰ）系复合推进剂的燃速特性受所用粘合剂的种类影响。对粘合剂聚酯多元醇（ＰＯ）、聚丙撑二醇（ＰＰＧ）、３－叠氮甲基３－甲基氧丁烷（ＡＭＭＯ）、端羟基聚丁二烯（ＨＴＰＢ）和聚硫化物进行了探讨。添加氧化铁时不论使用那种粘合剂燃速都增加。氧化铁对粘合剂成分有影响，确认了不同粘合剂成分随压力范围不同其反应速率决定阶段发生变化。叠氮化聚合物高能粘合剂不论有无氧化铁在测量压力范围内表示出扩散决定速率。这是因为燃烧表面附近的放热反应促进ＡＰ与粘合剂分解气体间的化学反应     

高能复合推进剂的温度感度特性

高氯酸铵（ＡＰ）系复合推进剂具有在不含氧化铁时随粘合剂种类的不同在低温下出现不稳定燃烧，添加氧化铁时即便在低温下也可稳定燃烧的燃速温度感度特性。如ＡＰ／ＡＭＭＯ和ＡＰ／ＰＰＧ在燃烧表面形成熔解层的推进剂燃速的温度感度特性很高，添加氧化铁时温度感度有下降的趋势。不含氧化铁时燃速的温度感度随压力的上升而增加，而添加氧化铁的推进剂对压力的依赖性变小。分析气相反应与凝缩相反应的温度感度特性的结果证明，ＡＰ系复合推进剂不论有无氧化铁，在低温领域燃烧表面附近的凝缩相反应决定速率。但是粘合剂成分对燃烧表面附近气相反应的温度感度影响也很大，而且对燃速的温度感度也有影响。     

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。     

高能复合改性双基推进剂的燃速特性(Ⅲ)——推进剂初始温度的影响

为探讨改变含能量的双基推进剂和ＨＭＸ／ＣＭＤＢ推进剂的燃速与推进剂初始温度的关系，利用套罩式药条燃烧器研究了其燃烧波结构。影响各种推进剂燃速与推进剂初始温度关系的物理特性量，主要是燃烧表面温度与暗区温度。双基推进剂含能量越多，燃速的温度感度越小。增加推进剂含能量和推进剂的初始温度时，燃烧表面温度增加，沸腾区的反应加速，暗区温度上升，沸腾区的温度梯度扩大，流向燃烧表面的热流束增加，从而燃速增加。ＨＭＸ／ＣＭＤＢ推进剂含能量多时燃速对温度的感度变小。增加推进剂能量并降低推进剂初始温度时，燃烧表面温度下降，沸腾区的反应减慢，暗区温度下降，沸腾区温度梯度变小，流向燃烧表面的热流束减少，从而燃速降低。     

A~3NPL推进剂的燃烧

在过氯酸铵(以下简称AP)系推进剂的燃气中,含有大量的酸性氯化氢(HCI)。降低燃气中的这种有害气体甚为必要。本文探讨了硝酸铵(以下简称AN)作为推进剂氧化剂的实用性。硝酸铵推进剂价格低廉,燃气中不含有害物质。AN系复合推进剂的缺点是比冲低,在理论上添加金属铝可以提高比冲。为了提高点火性能及燃烧效率,在本研究中还探讨了由AN、AP、AI组成的推进剂的燃烧特性。这种称为A~3 NPL推进剂的燃烧特性,可以借助AN、AP、AI的不同添加量来调节。小型火箭发动机的燃烧实验结果表明:(1)AN系复合推进剂中添加的AI在燃烧室内熔融成层状物附着于喷管内壁,不能完全燃烧,致使比冲下降;(2)用AP取代AN系复合推进剂中的部份AN,可以提高AI的燃烧效率和增加比冲,并大幅度减少燃烧产物中的酸性气体。     

高能推进剂燃烧转爆轰实验研究

建立了高能推进剂燃烧转爆轰（ＤＤＴ）实验系统，对装填密度为８３．５％ＴＭＤ多孔床ＤＤＴ过程的宏观参数进行了测量，得到了其速度增长规律，特定位置的压力、诱导爆轰距离等特征值。实验还发现，ＤＤＴ流场存在一不发光区域，该区将ＤＤＴ流场分隔为爆燃区和冲击转爆轰（ＳＤＴ）区，分析了该条件下的ＤＤＴ机理。     

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。     

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．     

高能复合改性双基推进剂的燃速特性(Ⅱ)——添加 HMX 的影响

研究了在双基推进剂中添加高能物质ＨＭＸ的ＨＭＸ／ＣＭＤＢ（复合改性双基）推进剂每单位质量所含能量对燃速的影响。用套罩式药条燃烧器研究了燃烧波结构。在双基推进剂中添加ＨＭＸ时，最终火焰温度增加，燃速下降。明确了最终火焰温度对燃速没有直接的影响。与此同时暗区温度下降，这是因为增加ＨＭＸ质量比时，燃烧表面的反应热减少，沸腾区内的反应变慢。暗区温度越高燃速越高，表示沸腾区内的反应加速，流向推进剂燃烧表面的热流束增加，从而燃速增加。     

硝铵/过氯酸铵复合推进剂的燃烧机理

硝铵/过氯酸铵复合推进剂中的硝铵和过氯酸铵颗粒是独立分解的。而且,由于燃烧速度随硝铵添加量成比例地下降,所以,对于硝铵/过氯酸铵复合推进剂的燃烧速度模型,可以用硝铵/粘合剂与过氯酸铵颗粒的燃烧速度相加的一次式来评价。在求硝铵/过氯酸铵复合推进剂中的硝铵/粘合剂的燃烧速度时,证明其速度比硝铵系复合推进剂的燃烧速度高。这主要是因为燃烧表面附近气相中的反应速度增加的原因。硝铵/过氯酸铵复合推进剂的燃烧速度,可以用改变过氯酸铵颗粒燃烧速度的方法来改变。在过氯酸铵颗粒的体积装填系数固定时,过氯酸铵颗粒的直径越小,燃烧速度越大。     

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。     

催化剂(nBF)对过氯酸铵复合推进剂燃速的作用机理

在过氯酸铵(以下简称AP)复合推进剂中添加正丁基二茂铁(以下简称nBF),燃烧速度可以增加1倍左右。根据燃烧表面的热平衡求燃烧速度的速率决定阶段时,由于nBF增加燃烧表面的放热量,可以得到增加燃烧速度的结果。nBF虽然可以增加燃烧表面附近气相的反应速度,但是反应级数约为2,所以添加nBF也不会发生变化。而且添加nBF后在单位时间内从气相向固相的传热量也几乎没有变化。构成AP复合推进剂的AP颗粒的燃烧速度由于添加nBF而得到增加。     

饱和碳氢系固体推进剂的热分解与燃烧特性

探讨了使用新的饱和碳氢系粘合剂ＨＨＴＰＩ的推进剂与使用粘合剂ＨＴＰＢ系推进剂的热分解与燃烧特性。ＨＨＴＰＩ系推进剂产生热分解反应的温度比ＨＴＰＢ系推进剂的约低２０℃～３０℃。ＨＨＴＰＩ为吸热分解,而ＨＴＰＢ环化或交联反应显示出放热性。随着ＡＰ含量的增加,ＨＨＴ－ＰＩ系推进剂的放热量也增加,接近ＨＴＰＢ系推进剂的放热量。根据热分解与燃烧中断后表面物质分析可知,在热分解的初期阶段,首先是ＨＴＰＢ的双键急剧减少,同时大部分氨基甲酸乙酯键分裂,由于环化与交联反应而变为焦油状。另一方面,ＨＨＴＰＩ的特征是侧链甲基相连的第３级碳原子与主链中相邻的碳原子之间的键断开,变为液状。从火焰传播试验可知,用ＨＨＴＰＩ系推进剂时,ＡＰ含量少的试样,由于覆盖表面的液状聚合物的影响而不能持续燃烧,而接近最高装填密度的ＡＰ为８０％时可以持续燃烧,并可达到与ＨＴＰＢ系推进剂同样的火焰传播速度。     

BAMO系推进剂的燃烧

为探讨BAMO(3.3-双叠氮甲基氧丁环)作为推进剂粘合剂的可能性,根据不同方案试制了两种粘合剂并测量了燃速,分析了BAMO聚合物的热化学性质,求出了其燃烧特性。     

导弹用腙系推进剂的研究

为开发高能低污染推进剂, 设计、合成了腙系高能预聚物, 并以该预聚物作为粘合剂试制了可提高比冲和燃速的固体推进剂。介绍了试制方法、理论性能、燃烧试验及其结果等。     

高能固体推进剂中的有机组分的分离测定

基于有关资料和作者的一些实验工作，对新型高能固体推进剂中有机组分的分离测定方法进行探讨。     

GAP推进剂的燃速特性

为了获得广阔的燃速谱,研究了缩水甘油叠氮聚合物(GAP)复合推进剂的燃速和火焰结构。将过氯酸铵(AP)、环四次甲基四硝胺(HMX)或三氨基硝酸胍(TAGN)的精细晶粒与GAP相混合以形成GAP推进剂。因为GAP是一种自身可维持燃烧的高能聚合物,所以GAP推进剂的燃速特性在本质上显然不同于通常的复合推进剂。测定的结果表明:GAP推进剂的燃速、压力指数、温度敏感系数和火焰结构在很大程度上依赖干添加的晶体浓度。这些观察到的燃烧速度特性与晶体粒子的浓度相关。     

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。