改性双基推进剂的力学性能研究－－一种含 氨酯的改性双在推进剂

本文论述了改善CMDB推进剂力学性能的途径，采用PDGA－HDI预聚物改善CMDB推进剂的力学性能；研究了NC／NG的比、聚酯的种类和它们的分子量、推进剂组成中预聚物的含量和制备预聚物时的R值对推进剂力学性能的影响；讨论了交联密度对推进剂力学性能的影响。本文为交联改性双基推进剂的研制提供了理论和实验的依据。     

无烟交联改性双基推进剂综合性能研究

对新设计的无烟交联改性双基推进剂的能量示性数进行了理论计算，并对其燃烧性能和力学性能进行了研究。理论计算和发动机试验表明，设计的无烟交联改性双基推进剂的能量比普通双基推进剂高；在3—15MPa压力范围内该推进剂的压力指数为0．34—0．50；在-40℃时该推进剂的εm为94％，60℃时其σm为0．64MPa，力学性能满足壳体粘结要求。     

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。     

含TNAD改性双基推进剂的燃烧性能

用燃速测试、TG/DTG热分析和燃烧波结构测试研究了含1,4,5,8-四硝基-1,4,5,8-四氮杂萘烷（TNAD）改性双基推进剂的燃烧性能;结果表明：用等质量的TNAD替代RDX,可提高推进剂燃速、降低中低压下的压强指数;与RDX相比,TNAD的热分解速率较快,放热趋于集中,且对NC和NG的热分解具有促进作用;此外,TNAD还能增强推进剂气相氧化还原反应的激烈程度,同时加快推进剂凝聚相的传热速率.     

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。     

NC/NG/AP/Al复合改性双基推进剂力学性能研究

研究了硝化棉含量、固体组分粒度级配和固化剂对NC/NG/AP/Al复合改性双基(CMDB)推进剂的力学性能的影响。结果表明,随NC含量的降低,CMDB推进剂 20℃和 50℃下的抗拉强度降低,硝化棉的质量百分含量为20%时,推进剂的伸长率出现最大值;固体组分的粒度级配对CMDB推进剂的力学性能有较大的影响,AP(96.8μm)、RDX(44.9μm)和Al(10.8μm)质量百分含量的比值为1∶1∶1时,该推进剂力学性能为最佳;硝化棉含量较少的CMDB推进剂体系,进行适度交联固化可在一定程度上提高抗拉强度,明显提高推进剂的伸长率。     

含RDX改性双基推进剂基础配方及其燃速探索

通过调节含RDX改性双基推进剂基本配方组分NC、NG、RDX百分含量的试验,系统地测试了基本配方组分变化对燃速的影响.加入铝粉、铅-铅复合催化剂试验进一步考察了燃速范围;分析了燃速特性;对降速原因进行了探讨.     

改性双基推进剂损伤破坏研究

从连续损伤力学出发,利用Kachanov提出的损伤演化定律来表征改性双基推进剂的破坏损伤特性.利用等速力破坏试验拟合损伤方程参数,利用损伤方程计算了等速位移下的损伤过程,进行了等速位移破坏试验,利用建立的损伤演化模型计算等速位移拉伸时的损伤演化过程.结果表明,起初损伤为0,损伤缓慢增长,力值达到某一程度时损伤迅速上升直...     

一种宽平台宽温改性双基推进剂燃烧性能研究

采用螺压工艺研究了Pb、Cu、CB单组分、双组分和3组分催化剂在改性双基推进剂中的催化性能,获得了燃速28~30mm/s(20℃,14MPa),﹣55℃、20℃、70℃3种温度时,8~10MPa、10~14MPa、14~17MPa、17~20MPa压力指数基本相同的双基推进剂,并且在低温、常温、高温条件下平台压力范围均为8~20MPa,实现了该推进剂﹣55~70℃使用的宽温性能。     

改性双基推进剂力学性能特点分析

本文对改性双基推进剂主要的力学性能进行了实验研究,测定了玻璃化温度,脆化温度,对不同测定方法所得实验结果进行对比分析,提出改性双基与复合推进剂T_g和T_b的差异。通过对改性双基推进剂不同速度和温度下应力-应变行为的实验,分析了应力-应变行为的特性,与复合推进剂的不同,对使用的影响,特别提出改性双基破坏功的概念。本文还用扭辫分析和动态粘弹谱测定了改性双基的动态力学性能,分析了改性双基转变峰与复合推进剂转变峰的差异,以及在实际应用中的作用。     

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。     

改性双基推进剂两相化学反应羽流特性研究

文中研究了改性双基推进剂的羽流特性问题。采用NASA-CEA对配方进行了化学平衡计算,在分析组分质量分数及喷管入口参数的基础上,建立含组分输运方程、化学反应动力过程以及气凝两相流动过程方程组,采用流场计算软件Fluent对这些方程组进行联合求解,获得了羽流结构及其组分分布场。结果表明,考虑化学反应模型前后,羽流结构及组分分布发生了明显变化,离散相模型对羽流速度分布影响很大。为羽流特性效应研究提供基础。     

改性双基推进剂冲击波感度研究

采用隔板试验法研究了改性双基推进剂配方组成、所含高能炸药RDX粒度、粒度级配等因素对其冲击波感度的影响。研究结果表明,含有NG和RDX等组分的改性双基推进剂具有较高的冲击波感度,当配方中的敏感组分NG和RDX被不敏感的增塑剂TMETN和感度较低的高能量密度材料FOX-7全部取代时,隔板值由41.4mm降至16.5mm,降幅达60%;同时,粗细粒度高能炸药按一定比例级配使用有利于降低推进剂冲击波感度,粗细颗粒质量比为3:1时,降感效果最佳,隔板厚度降低5.3%。     

DNTF含量对改性双基推进剂动态力学性能的影响

采用动态力学分析(DMA)研究了不同含量3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)对DNTF-CMDB(DF)推进剂动态力学性能的影响,获得了DF系列推进剂的多频动态力学性能特征量。结果表明,DF推进剂的动态力学过程除了α转变外,有两个β转变峰,其中β1转变峰是DNTF的作用。DNTF的含量对DF系列推进剂高低温动态力学性能有较大影响;α转变的损耗角正切tanδ的峰温Tα及α和β转变的自由体积膨胀系数αf均与NG/NC和DNTF/NC含量比的组合合量相关;当DNTF含量为20%时,推进剂具有最佳的高低温力学性能。     

改性双基推进剂的动态断裂实验研究

为研究改性双基推进剂的动态断裂特性,利用直裂缝平台巴西圆盘试件,运用分离式霍普金森压杆系统对推进剂材料进行冲击实验研究。基于一维应力波理论,通过压杆上应变片测定的信号确定试件所受冲击载荷随时间的变化。采用在试件上贴应变片的方法,用记录的最大信号值确定材料的起裂时刻。在验证实验数据有效性的前提下,获得了此种推进剂材料在不同速率下的起裂韧度。结果表明:动态条件下采用应变片测定推进剂材料起裂时刻的方法是可行和有效的;改性双基推进剂材料起裂韧性具有明显的加载率敏感性,起裂韧性随加载率呈线性增长关系。     

热塑性聚氨酯弹性体对高固体含量改性双基推进剂力学性能的影响

采用动态热机械分析(DMA)和拉伸强度测试方法研究了两种热塑性聚氨酯弹性体(TPUE)对改性双基推进剂力学性能的影响,用扫描电镜从微观上分析了TPUE对推进剂力学性能的作用机理.结果表明,加入TPUE可明显改善推进剂的力学性能,增强固体填料与粘结剂体系界面间的粘接强度,减少脱湿现象,使得推进剂高温(50 ℃)及常温(20 ℃)下的延伸率增加50%以上,低温下(-40 ℃)的抗拉强度增加15%,延伸率增加16%.从自由体积增大、活化能Eαa下降解释了α松弛的变化原因.同时认为推进剂的高温力学性能与α松弛tanδ的峰强度和活化能Eαa相关,低温力学性能与β松弛tanδ的活化能Eβa或 "脆化参数"m相关.     

双基和硝胺改性双基推进剂平台燃烧模型的研究

提出了双基和硝胺改性双基推进剂平台燃烧机理，建立了双基和硝胺改性双基推进剂平台燃烧模型。实验验证结果表明，本模型的公式可定量地再现平台燃烧的超速、平台和麦撒现象全过程，且计算值与实测值符合得较好。     

奥克托今炸药在螺压改性双基推进剂中的应用研究

研究了HMX在螺压改性双基推进剂中应用,进行了安全性研究、工艺性试验、推进剂性能研究.通过试验研究,确定了含HXM的改性双基推进剂工艺路线.由试验结果可知,在螺压改性双基推进剂中引入奥克托今后,随着HMX含量的提高,推进剂的密度提高,推进剂燃速有了显著提高,压力指数也明显降低,爆热变化不大.且含有奥克托今的改性双基推进剂的安定性指标没有明显变化.     

含TNAD改性双基推进剂的燃烧性能和热行为

用燃速测试法和高压差示扫描量热(PDSC)法研究了含1,4,5,8-四硝基-1,4,5,8-四氮杂萘烷(TNAD)改性双基推进剂的燃烧性能和热行为。结果表明,用等质量的TNAD替代黑索今(RDX),在9~22 MPa范围内推进剂燃速均明显增加,且增幅均大于9%,在9~15 MPa,燃速平均提高约3 mm·s-1。燃速压强指数在9~15 MPa从0.26降至0.18,但在17~22 MPa范围内,燃速压强指数从0.10略有升高,为0.14。PDSC分析认为,双基组分(硝化棉NC/硝化甘油NG)与TNAD间存在强烈的相互作用,使二者分解速率加快,放热量增加,利于提高推进剂燃速。     

新型改性双基推进剂化学安定性与贮存寿命

新型高燃速改性双基推进剂由于配方中含有较多的硝化甘油和新型的燃烧催化剂,其化学安定性比一般双基推进剂安定性差一些,特别是试验温度较高时,这种差别更为明显,但是在100℃左右的温度下,其试验结果与171火药相似,本文通过采用不同的方法对这种推进剂的安定性进行了测试,预估这种新型的改性双基推进剂的安全贮存寿命可达15年以上.