美俄废弃火箭发动机装药绿色销毁与回收技术研究进展

综述美国和俄罗斯废弃火箭发动机装药绿色销毁与回收技术。重点介绍了焚烧炉技术和大尺寸固体火箭发动机装药销毁与回收的基本原理与工艺等。工艺流程具有环境友好、处理安全及推进剂主要成分可回收等优点。     

用单一非等温DSC曲线确定双基发射药热分解反应的最可几机理函数和动力学参数

根据CDR-1型差动热分析仪上测得的一条DSC曲线,利用计算非等温动力学的积分方程和微分方程拟合实验数据,逻辑选择确定双基发射药CB0617在分解深度为0.03～0.41范围内的热解反应的微分形式的最可几机理函数为f(α)=(1-α)n.用放热速率方程算得其热解反应的表观活化能、指前因子和微分形式的最可几机理函数分别为145.23kJ/mol、1013.27s-1和f(α)=(1-α)0.90.积分方程逻辑选择求得的表观活化能和指前因子分别为146.31kJ/mol和1013.35s-1.微分方程逻辑选择求得的表观活化能和指前因子相应为148.77kJ/mol和1013.69s-1;三者吻合良好.     

MgH2粉尘爆炸的能量释放特性规律

为了探究MgH₂粉尘爆炸的能量释放特性规律,采用改进后的20L球爆炸泄放装置获取了其爆炸压力和火焰传播规律,并分析了现行的工业粉尘爆炸泄放标准对MgH₂爆炸泄放安全设计的适用性。结果表明,密闭条件下,MgH₂粉尘爆炸压力随粉尘浓度的升高呈现先增大后减小的趋势,在750g/m³时达到最大,爆炸指数为310.5MPa·m/s;泄放条件下泄放压力和火焰持续时间主要受MgH₂粉尘浓度影响;导管对泄放有限制作用,当导管长度从30cm增至100cm时,球内最大压力和压力上升速率分别上升了5%和9%;NFPA 68设计标准在250、500、1000g/m³时对MgH₂粉尘爆炸较为适用,但在750g/m³时,标准的预测值低于实验值。因此,仅通过现有的普通工业粉尘爆炸泄放标准对MgH₂进行爆炸泄放安全设计存在一定的安全风险。     

影响固体火箭发动机初始压强峰的因素分析

针对某型号固体火箭发动机初始压强峰峰值超差的现象,分别对固体推进剂的能量特性、初始燃烧表面、发动机所用的点火具、测试系统以及发动机的装配过程等可能引起初始压强峰峰值超差的因素,进行了理论分析和实验验证。结果表明,发动机内筒涂层过厚,使得装配完的发动机的初始通气参量变大,同时发动机装配过程不合理,产生从推进剂药柱上刮下来的药屑,这些均导致初始压强峰超标。     

ANPyOPb(Ⅱ)含能配合物安全性能和非等温热分解反应动力学

为提高2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶~(-1)-氧化物(ANPyO)Pb(Ⅱ)(Pb-ANPyO)含能配合物能量水平,获得安全性能和热分解特性参数。以ANPy O和醋酸铅为原料,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,合成了ANPy OPb(Ⅱ)含能配合物。采用红外光谱(FTIR),元素分析和X射线光电子能谱分析(XPS)表征其结构,测试了其撞击感度和摩擦感度,采用差热分析-热重法(DSC-TG)研究其在不同升温速率下的热分解行为,利用Kissinger公式,Ozawa公式,热力学关系式和Zhang-Hu-Xie-Li公式分别计算了配合物热分解反应的表观活化能和热力学参数,以及配合物的热安全性参数。结果表明,配合物分子式为Pb(C5H3N5O5),特性落高和摩擦感度分别为238 cm和0。配合物在25~500℃范围内的热分解过程由一个吸热熔融峰和一个分解放热峰组成,相应峰温分别为265.0℃和332.6℃。用Kissinger法和Ozawa法所得配合物放热分解反应的活化能分别为202.42 k J·mol~(-1)和197.40 k J·mol~(-1),放热分解反应的活化熵,活化焓和活化自由能分别为149.5 J·mol~(-1)·K~(-1),197.7 k J·mol~(-1),112.1 kJ·mol~(-1),热爆炸临界温度和自加速分解温度分别为586.6 K和572.4 K。     

四种混合不同碳材料的FOX-7粉末激光点火：点火延迟实验与简化计算（英文）

针对1,1-二胺-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)因点火相对困难而限制其广泛应用的问题,利用CO₂激光器在一定的功率密度范围对4种混合不同碳材料的FOX-7粉末开展了点火实验,研究点火延迟时间的变化趋势。采用两种简化模型对点火延迟时间进行计算与分析,以探究点火机理和指导FOX-7的点火性能提升。结果表明,几种碳材料的添加会导致FOX-7粉末点火延迟时间发生不同程度的缩短。石墨烯和氧化石墨烯在缩短点火延迟方面表现出相对较强的促进作用,石墨的效果较为轻微。计算结果显示,模型1比模型2更适合预测FOX-7粉末的点火延迟时间。机理分析表明,石墨烯的添加能够有效提升FOX-7粉末对辐照能量的吸收且减小能量损失。研究表明FOX-7粉末样品的主要点火诱导过程受到激光辐照下传热性质的强烈影响。     

改性HTPE和HTPB的多谱学表征和热裂解机理研究

为研究端羟基聚丁二烯(HTPB)和端羟基聚醚(HTPE)黏合剂端基和主链改性对其热解特性的影响,本工作利用U型固定床热解反应器结合光电离质谱(SPI-MS)在线检测装置开展改性后黏合剂的热解实验。首先,采用红外光谱(FTIR)仪、核磁共振氢谱(¹H-NMR)仪和热重分析(TGA)仪表征和分析改性后黏合剂的结构和热解性能,再通过在线质谱实时动态分析改性黏合剂热解产物的组分变化,研究改性黏合剂的热解反应机理。结果表明,HTPB和HTPE的端基和主链改性后的黏合剂表现出不同的热稳定性,其中,主链改性对HTPB热解行为的影响大于端基改性,这2种改性方法都使热解过程中反应类型增多,进而导致产物种类增加。     

含RDX的改性双基推进剂燃速智能设计

为提升改性双基推进剂配方的设计能力,利用智能算法实现配方燃速性能设计与优化,通过对比几类典型智能算法,包括遗传算法、差分进化算法、粒子群优化算法和鲸鱼优化算法,对含RDX的改性双基推进剂进行了燃速性能的智能化配方优化与设计。结果表明,智能优化算法相对于统计优化而言操作简单、运行快速,而差分进化算法拟合出的14个最优配方其燃速性能最好且更稳定。在相同的压强条件下,14个优化配方的燃速显著大于已做配方的实验值。最后利用差分算法与支持向量回归模型进一步耦合形成了一套适用于含RDX的改性双基推进剂燃速性能预测的智能算法软件,基于该智能算法软件可推演得到燃速性能优越的新配方。     

18-冠-6/ADN含能共晶氧化剂对BAMO-THF推进剂能量特性的影响

采用X射线单晶衍射表征了新型18-冠-6/二硝酰胺铵含能共晶(18-Crown-6/ADN)氧化剂晶体的结构;采用氧弹式量热计测定了其燃烧热并获得其标准摩尔生成焓(Δ_fH_m~θ);采用最小自由能法计算了18-Crown-6/ADN对3,3-二叠氮甲基氧丁环与四氢呋喃共聚醚(BAMO-THF)推进剂能量性能的影响。结果表明,18-Crown-6/ADN晶体属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数:a=2.393 5nm、b=0.863 27nm、c=2.032 4nm;α=90°、β=112.874°、γ=90°;18-Crown-6/AND的Δ_fH_m~θ为-(833.57±4.89)kJ/mol,其取代配方中的AP、HMX、ADN或CL-20后推进剂的理论比冲(I_(sp))最低;含18-Crown-6/ADN的BAMO-THF推进剂中加入部分高能组分(如CL-20、HMX)可提高其能量性能;能量计算表明,BAMO-THF/A3、Al、AP、(18-Crown-6/ADN)/CL-20/HMX的质量分数分别为25%、18%、15%、42%,18-Crown-6/ADN、CL-20和HMX的质量比约3∶4∶3时,配方的I_(sp)约2 550N·s/kg,燃烧室温度约2 900K,燃气平均相对分子质量约24.50,特征速度约1 540m/s。     

PbSnO_3@rGO纳米复合物的制备及其对CL-20热分解的影响

采用水热法制备了还原氧化石墨烯(rGO)负载PbSnO_3的纳米复合物(PbSnO_3@rGO),并通过XRD、SEM等方法对其进行了表征;用DSC法分析了制得的PbSnO_3@rGO和PbSnO_3-TDI还原型催化剂(r-PbSnO_3-TDI)对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)热分解的催化效果。结果表明,rGO作为基底负载PbSnO_3可以有效解决PbSnO_3纳米颗粒的团聚问题,极大地提高了其分散性;PbSnO_3@rGO对CL-20的热分解具有良好的催化活性,使CL-20的分解峰温降低1.32°C,表观分解热增加250J/g,CL-20的表观活化能由222.4kJ/mol降至181.1kJ/mol;PbSnO_3@rGO对CL-20的热分解催化效果优于r-PbSnO_3-TDI。