基于硝基甲烷的两类凝胶推进剂流变性能研究

分别制备了以气相二氧化硅（SiO2）和羧甲基纤维素硝酸酯(CMCN)为胶凝剂的硝基甲烷(NM)凝胶推进剂,研究了两类凝胶的形成机理及胶凝剂类型对凝胶体系流变性的影响规律。采用线性的流变学方法研究了凝胶体系的屈服性、触变性、蠕变性与温敏性等动态粘弹性,分别利用PowerLaw模型、HerschelBulkley模型、Burger模型对凝胶的流动曲线、蠕变曲线进行了数据拟合。研究发现,NM/SiO2凝胶是SiO2粒子间通过氢键形成的小分子聚集体团聚而成堆积型网路结构凝胶,而NM/CMCN凝胶是由CMCN大分子链上两亲性基团与有机小分子基团间通过分子链间疏水键、氢键等非共价键相互作用形成的一种交联网络型凝胶。两类凝胶的非牛顿系数n≤0.60. 与NM/CMCN凝胶相比,NM/SiO2凝胶具有较高的屈服应力、剪切稀化性和弹性柔量与弹性响应性,具有较差的触变恢复性和较小的内耗,且其凝胶强度在高温与低温下反而有一定的增强。     

ADN的热分解及其推进剂燃烧研究的最新进展

综述了近年来国外有关ＡＤＮ热分解及其推进剂燃烧研究的最新成果。重点分析了ＡＤＮ热分解机理、安定性和燃烧机理,讨论了ＡＤＮ的应用前景。     

凝胶化燃料的燃烧与稳定特性

凝胶状物质具有液体和固体两种特性。即在不加外力时始终保持一定状态，而对其施加外力时形状可自由变化。使用凝胶化燃料时该特性具有很大作用。即凝胶化燃料可以贮存在与液体燃料同样的燃料箱内，而且对其加压可以喷射。由于凝胶化燃料具有液体与固体的特性，因此，与液体推进剂同样容易处理，而且更安全，可望成为未来的推进剂。凝胶化硝酸（ＨＮＯ３）与缩水甘油叠氮聚醚（ＧＡＰ）的理论比冲可达２３５２Ｎ·ｓ／ｋｇ。另外，试制的凝胶化硝酸的喷射特性在喷咀直径为０．２ｍｍ以上时与水的相同，在振动试验中没有发生断裂等，证明了试制的凝胶是稳定的。用试制的凝胶化硝酸作氧化剂与以ＡＰ系复合推进剂的分解气体作为混合火箭进行燃烧试验取得了７５％～８０％的Ｃ＊效率。     

GAP—先进固体火箭推进剂含能组份(综述)

综述了聚缩水叠氮甘油醚(GAP)和GAP基的固体推进剂的活化、热、机械和弹道特性。GAP为推进剂系统提供了优良的弹道性能和高能量,其作为含能添加剂的潜力归因于-N_3的键结构断裂释放出约685kJ/mol能量。将GAP引入推进剂配方中,可促使其机械性能的改善。     

纳米铝基金属燃料推进剂燃烧稳定性研究

针对高金属含量纳米铝基燃料推进剂在实验过程中出现的非均匀燃烧、爆燃甚至爆炸等问题,基于理论分析的方法,深入研究了纳米铝基金属燃料推进剂燃烧过程及燃烧机理,采用推进剂制备与燃烧实验及数值仿真计算的方法进一步验证颗粒尺寸、形貌对推进剂燃烧稳定性的显著影响。在保压时间45 min,最大荷重67 kN,最大压强213.6 MPa制备条件下,对两种不同产地型号的纳米铝粉原料进行燃烧实验对比,结果表明,不同产地颗粒,在尺寸规格、实验环境相同条件下,金属推进剂稳态燃烧时反映燃烧性能的Nusselt数、Sherwood数、蒸发速率、燃烧速率和燃烧时间、比燃速等参数差异明显,在纵横比为10时,扁椭球颗粒的最大燃速1.3×10^-13 kg/s,而长椭球颗粒燃速大约高达3.0×10^-13 kg/s,约为扁椭球颗粒燃速的2.3倍,甚至出现爆燃现象,颗粒粒径、形貌(椭球形颗粒)分布的均一性是影响推进剂爆燃的重要因素。该研究可为纳米铝基金属燃料推进剂优化设计提供参考。     

MOFs作为固体推进剂的燃烧催化剂和含能添加剂的研究进展

新材料是固体推进剂发展的基础。其中,新型含能材料以及燃烧催化剂的研发对于改善固体推进剂的性能具有重要的意义。系统介绍了金属有机框架化合物(MOFs)在多相催化以及高能化方面的进展。指出MOFs在催化烷烃、烯烃、醇等有机物以及CO的氧化反应方面具有较高的活性,具备催化推进剂燃烧反应的能力。MOFs在推进剂燃烧过程中原位生成的金属氧化物也可促进推进剂燃烧。引入高含氮量的配体可获得优异能量性能和安全性能的MOFs,改变含能配体的成分、结构及与金属离子的配位方式可调节其能量性能。认为,设计并合成可用于固体推进剂燃烧的高效MOFs催化剂,探讨其在推进剂燃烧过程中的反应机理,揭示其含能基团的成分、结构及与金属离子的配位方式对含能MOFs能量性能的影响等是今后研究重点。     

新型含能催化剂在低特征信号推进剂中的应用研究

对六种新型含能催化剂在高能低特征信号推进剂中的应用进行了研究。研究发现这些含能催化剂不仅能提高推进剂能量,而且催化活性更高,可解决高RDX含量推进剂燃速性能很差的技术难题。     

ADN/GUDN双氧化剂对NEPE固体推进剂燃烧性能的影响

设计并制备了含N?脒基脲二硝酰胺盐(GUDN)和二硝酰胺铵(ADN)的硝酸酯增塑聚醚(NEPE)固体推进剂样品,测试了推进剂的燃烧性能(燃速和压强指数)、燃烧火焰结构和燃烧波温度分布,并与不含GUDN和ADN的推进剂性能进行对比。结果表明,GUDN/ADN双氧化剂对NEPE推进剂的燃烧性能有明显的影响,推进剂配方中添加ADN可提高推进剂的燃速和压强指数,含15%、20%和22.5%的ADN替换高氯酸铵(AP)可使推进剂在7.0MPa下的燃速提高25.30%、36.76%和47.69%,GUDN使推进剂在7.0 MPa下的燃速降低18.97%,而压强指数在1～15 MPa提高12.04%,而且在不同压力下含双氧化剂的NEPE推进剂的燃烧火焰结构呈多火焰结构,而且火焰的亮度随着压强的增大而变亮。     

惰性与含能催化剂对Al-RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响

研究了含能铅盐Ｂ、芳香酸铅盐Ｃ、芳香酸铜盐Ｂ、炭黑ＣＢ１或ＣＢ４作为催化剂（单独使用或两者复合或三者复合使用）对螺压Ａｌ－ＲＤＸ－ＣＭＤＢ推进剂燃速和压力指数的影响规律。指出了无论是含能铅盐Ｂ还是芳香酸铅盐Ｃ，当它们分别与铜盐和炭黑组成铅－铜－炭复合催化剂时，都有良好的提高燃速和降低压力指数的“协同效应”。含能铅盐Ｂ燃烧催化剂活性比芳香酸铅盐Ｃ要高，故使用量少，对提高配方能量有益。含能铅盐Ｂ燃烧催     

铝粉粒度和含量对NEPE推进剂燃烧产物颗粒阻尼的影响

为研究铝粉粒度和含量对NEPE推进剂燃烧产物颗粒阻尼的影响,采用密闭弹燃烧法收集了NEPE推进剂的凝相燃烧产物并开展粒度分析,根据Culick线性颗粒阻尼理论计算了燃烧产物对声不稳定燃烧的颗粒阻尼。结果表明,铝粉的粒度和含量均显著影响NEPE推进剂燃烧产物对声不稳定燃烧的颗粒阻尼,主要是由于铝粉粒度和含量影响了凝相燃烧产物的粒度分布。对一定频率声不稳定燃烧,凝相燃烧产物中粒径处于[1/2D_(opt),2D_(opt)](D_(opt)为最佳颗粒粒径)区间的颗粒质量分数越高,燃烧产物的颗粒阻尼效率系数越大,产生的颗粒阻尼越大。燃烧产物中凝相燃烧产物的质量分数是决定颗粒阻尼大小的因素之一,与推进剂中铝粉含量呈正相关。     

整装式液体发射药火炮燃烧稳定性控制的研究进展

主要报道现阶段国外采用多级渐扩型药室结构和多药室组合结构的方法来控制整装式液体发射药火燃烧稳定性的理论与试验结果。为开展整装式液体发射药火炮工作机理研究提供有益参考。     

改性高能太根发射药热分解与燃烧性能研究

利用差示扫描量热法(DSC)、密闭爆发器试验研究了含黑索今(RDX)、聚醚聚氨酯弹性体材料(TPUE)的改性高能太根发射药热分解与燃烧特性,通过三维视频观察了改性高能太根药中止燃烧表面的形貌变化,分析了该类发射药的燃烧机理。结果表明:改性高能太根发射药的热分解过程主要分为由硝化棉、硝化甘油和硝化三乙二醇组成的基体的热分解和RDX的热分解;RDX颗粒的大小对改性太根药的实际燃烧过程产生较大影响。当RDX粒径为8.5μm和45μm时,两种改性太根发射药压力指数相当,其熔融和热分解过程主要发生在凝聚相区。当RDX粒径为90μm时,部分RDX颗粒从太根药基体脱离进入气相区分解燃烧,导致发射药燃面增加,质量燃烧速度加快,燃烧规律性下降;发射药中少量TPUE的加入对发射药燃烧性能影响较小。     

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)。     

基于AP预处理技术的粉末推进剂性能

为了提高高氯酸铵(AP)粉末推进剂的长期贮存性和高效燃烧性,利用预处理技术对AP粉末进行包覆团聚,改善其表面特性。采用吉布斯最小自由能法计算Al/AP粉末火箭发动机的能量特性,利用预处理实验分析端羟基聚丁二烯(HTPB)对AP粉末的装填密度、吸湿性能和热分解特性的影响,并进行密闭燃烧器点火实验,研究氧燃比和装填量对Al/AP粉末推进剂能量特性参数的影响规律。结果表明:AP的最佳预处理材料配比为添加10%HTPB,且在氧燃比为3∶1时,Al/AP粉末火箭发动机的理论比冲最高达262.1s;一定范围内,随着氧燃比的增加,粉末推进剂的能量特性参数均有所增加;在氧燃比相同条件下,单位质量粉末推进剂成气量基本相同,随着粉末装填量的增加,燃温和特征速度均有所提高。     

含RDX的叠氮硝胺发射药热分解与燃烧性能

用高压差示扫描量热法(DSC)与密闭爆发器实验,对比研究了均质叠氮硝胺发射药(DA3),和含DA3、RDX质量分数分别为85%、15%的DAR15发射药及含DA3、RDX质量分数分别为75%、25%的DAR25发射药的热分解及燃烧性能。结果表明,DAR15及DAR25发射药的DSC有两个放热峰,峰值温度约为210℃第一个放热峰由DA3分解所致,峰值温度约为236℃的第二个放热峰由RDX的分解引起,而DA3仅呈现一个放热峰。随着RDX含量增加,第一个峰的放热量减少,第二个峰的放热量增加。与DA3相比,DAR15及DAR25在40～120 MPa压力范围内燃速压力指数变大,在120 MPa～pdpm(压力陡度的最大值所对应压力)压力范围内燃速压力指数降低。RDX的引入使DAR15及DAR25发射药的起始燃速及起始燃气生成猛度降低,燃烧渐增性提高。     

GAP基热塑性弹性体改性单基发射药的热行为及力学性能

为改善单基发射药的力学性能,制备了聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基含能热塑性弹性(GAP-ETPE)不同含量的单孔管状改性单基发射药,通过甲基紫试验和真空安定性试验、差示扫描量热法(DSC)研究了发射药热安定性和热分解过程,并测试了其冲击和压缩性能,分析了GAP-ETPE含量的变化对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明:随着GAP-ETPE含量的增加,改性单基药的热安定性逐渐提高,热分解放热峰温、放热量和密度逐渐降低;低温(-40℃)、常温(20℃)和高温(50℃)下改性单基发射药试样的冲击强度和压缩率提高、抗压强度降低。与空白试样相比,GAP-ETPE含量为30%时,低温、常温和高温下试样的冲击强度分别提高了161.4%、160.1%和164.0%,压缩强度分别降低了23.6%、28.8%和33.1%,压缩率分别提高了246.4%、233.9%和266.0%。     

含FOX-12硝胺发射药的燃烧特性

采用DSC-TG、密闭爆发器、中止燃烧试验装置,研究了含N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的硝胺发射药的热分解和燃烧特性。结果表明:该硝胺发射药中的NC-NG体系和FOX-12一起开始分解,加入FOX-12使硝胺发射药的燃速压力指数降低,其值小于1,随着FOX-12含量的增加,硝胺发射药的压力指数在低压段(10～20 MPa)降低幅度大于中高压段(40～240 MPa)的幅度。     

典型单基发射药和双基发射药燃烧火焰辐射特性

为了探究单基发射药和双基发射药燃烧的火焰辐射特性以指导抑爆系统探测器的设计,设计并搭建了发射药燃烧火焰光谱测试系统,测试分析了空气氛围不同压力条件(-0.05,0,0.20 MPa)下典型单基发射药“20/7”和双基发射药“双芳-3”试样燃烧时的火焰辐射光谱。结果表明：常压条件下,“20/7”单基药仅在550～650 nm波段看到较弱的连续辐射光谱,观测到OH^*,C₂^*和CHO^*的发射峰,在燃烧火焰区可能存在这些活性中间体。“双芳-3”双基药燃烧火焰中固体颗粒物含量多,在200～1700 nm波段内可见连续辐射光谱,其辐射强度大于“20/7”单基药,掩盖了这一波段部分发射峰信息,但在1000～1700 nm波段,采集到CN^*,OH^*等基团的发射峰。2种发射药的火焰光谱中存在很强的Na^*,K^*,Ca^*的发射峰,推测源自硝化棉中残留的木质素。增大燃烧室压力,2种发射药燃烧辐射强度增大。低压条件下...