复合有机酸铅对CMDB推进剂热分解及燃烧性能的影响

为研究新型燃烧催化剂复合有机酸铅(Mu-Pb)对改性双基（CMDB）推进剂的热分解和燃烧性能的影响,通过靶线法分析了添加Mu-Pb的HMX/Al-CMDB推进剂的热分解和燃烧特性;同时,采用差示量热扫描仪(DSC)进一步研究了Mu-Pb对CMDB推进剂及硝化棉（NC）/硝化甘油（NG）、奥克托今(HMX)热分解行为的影响。结果表明,一定压力区间内,随着Mu-Pb含量的增加,CMDB推进剂燃速有所升高,燃速压强指数n有降低趋势。当Mu-Pb质量分数由2%增加至4%时,10 MPa下CMDB推进剂的燃速提高了15%,且10~22 MPa时的n由0.67降低至0.40。Mu-Pb对CMDB推进剂热分解的两个阶段均有催化作用,因而可以提高推进剂的中、低压燃速,且其对第2阶段HMX的热分解促进作用更为显著,可以使HMX的热分解表观活化能Ea降低近70%,而对第1阶段NC/NG的Ea影响相对较小。     

GAP对NG分子间相互作用及CMDB推进剂感度的影响

通过构建NG、GAP及GAP/NG共混体系模型,采用分子动力学模拟方法,对GAP/NG体系分子间作用力、分子间径向分布函数及O-NO_2键长分布变化进行了分析;分别用理论和实验方法研究了GAP对NG分子间相互作用和CMDB推进剂机械感度的影响。结果表明,在GAP存在条件下,NG分子间作用力明显减弱,从而减小了受外界刺激时NG分子间的内摩擦;GAP塑化后使整个体系产生明显的黏弹性,可以在NG体系受到冲击作用时起到一定缓冲作用;GAP使NG分子中O-NO_2的平均键长和最大键长分别从1.74nm和1.77nm,降低至1.65nm和1.71nm,从而使O-NO_2键在受到外界刺激时更难断裂;添加质量分数3%GAP的HMX-CMDB推进剂的撞击感度H_(50)由18.5cm提高至30.2cm,摩擦感度P由76%降至52%,表明GAP可以有效降低CMDB推进剂的机械感度。     

不同粒度及包覆改性高氯酸铵的热分解性能和安全性能研究

采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对不同粒度及包覆改性高氯酸铵(AP)颗粒的分散性及晶相进行了表征,并通过差示扫描量热法和机械感度测试研究不同AP样品的热分解性能和安全性能。结果表明,随着AP粒度增加,颗粒分散性得到一定改善,相同粒度的包覆改性AP分散性优于普通AP;不同粒度及包覆改性AP的晶相均一致;AP粒度越小,其热分解性能越好,对于粒度相同的AP,包覆改性对其热分解性能影响不大;随着AP粒度增加,其撞击感度和摩擦感度均降低,平均粒径(d_(50))分别为1μm、3μm和6μm的AP其撞击感度和摩擦感度分别为96%、80%、64%和28%、28%、16%;包覆改性可以明显降低AP的感度,d_(50)为3μm的包覆改性AP与粒度相同的普通AP相比,撞击感度和摩擦感度分别降低了28%和16%。     

含铝固体推进剂燃烧过程中铝粉团聚现象研究进展

介绍了固体推进剂中铝的凝聚相燃烧产物种类及收集方法;分析了铝粉在燃烧表面区域的团聚物演化过程;综述了氧化剂粒径、燃烧压强、铝粉粒径和推进剂燃速对铝团聚的影响,并总结了各因素的作用原理;介绍了抑制铝粉团聚的方法。建议进一步开展铝团聚机理研究,深入揭示推进剂燃烧凝聚相及气相环境对铝团聚行为的影响,构建基于推进剂燃烧物理过程的铝团聚仿真模型,掌握满足高能量要求的铝团聚抑制技术。附参考文献74篇。     

碳纳米管对AP/CMDB推进剂燃烧性能和力学性能的影响

为了改善溶剂压伸法制备的高氯酸铵/复合改性双基(AP/CMDB)推进剂的燃烧性能和力学性能,采用差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了碳纳米管(CNTs)对AP/CMDB推进剂主要组分热分解性能及AP/CMDB推进剂微观结构的影响,测试了含质量分数为0.1%、0.3%和0.5%CNTs的AP/CMDB推进剂的燃速和抗冲强度。结果表明,CNTs可以有效催化AP的热分解,使AP低温分解峰消失,高温分解峰温提前39.9℃,但对NC/NG双基组分的热分解影响不大;CNTs可以改善AP/CMDB推进剂的微观结构,添加0.5%CNTs的推进剂中无明显微裂纹;CNTs可以有效改善AP/CMDB推进剂的燃烧性能和力学性能,随着CNTs含量的增加,推进剂的燃速提高、压强指数降低,推进剂的抗冲强度增大;添加0.5%CNTs的AP/CMDB推进剂10 MPa下燃速为61.19 mm·s~(-1),10~22 MPa压强指数为0.51,-40℃下的抗冲强度为5.55 kJ·m~(-2)。     

NEPE推进剂中硝酸酯扩散的分子动力学模拟及实验研究

针对硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂中硝酸酯迁移扩散影响装药服役寿命的问题,采用分子动力学模拟与液相色谱实验相结合,开展硝酸酯(NG/BTTN)在NEPE推进剂中扩散机理及扩散系数的理论计算研究,并探讨了温度对NG和BTTN在NEPE推进剂中扩散行为的影响。结果表明,NG/PEG体系中NG分子的空间位置对初始位置的偏离程度相比于BTTN/PEG体系中BTTN分子较大,且BTTN分子在两个温度条件下的扩散系数均小于NG分子;实验计算的NG和BTTN在55℃和65℃下扩散系数的数量级与分子动力学模拟计算结果相同,通过模拟计算得到两种温度下NG分子在共混体系中的扩散系数分别为3.42×10-13 m2/s(65℃)和4.81×10-14 m2/s(55℃),BTTN分子在共混体系中的扩散系数分别为2.93×10-13 m2/s(65℃)和4.25×10-14 m2/s(55℃);随温度升高,硝酸酯分子的扩散系数增大,即迁移性增大,这与分子动力学模拟结果一致。     

纳米炭载PbO·CuO复合催化剂的制备及其应用

采用三元溶胶-凝胶技术和超临界干燥法制备出纳米炭载PbO·CuO复合催化剂,用扫描电镜和元素分析仪对其颗粒表面进行形貌表征和元素分析;将其应用至交联改性双基推进剂中,研究了该复合催化剂对推进剂燃烧性能及火焰结构的影响,并与同配比的微米级PbO/CuO/CB混合催化剂进行了对比。结果表明,采用该方法制备的纳米炭载PbO·CuO复合催化剂颗粒分布均匀,单组分含量可以有效控制,PbO和CuO均匀负载在纳米炭上,颗粒尺寸为30~60nm,可有效改善交联改性双基推进剂的燃烧性能;当PbO、CuO、CB的摩尔比为5∶10∶3时,推进剂在10~20 MPa内的燃速压强指数可降至0.36;与含微米级PbO/CuO/CB混合催化剂的推进剂相比,含纳米炭载PbO·CuO复合催化剂的推进剂火焰燃面更不规则,火焰亮度和亮黄丝线明显增加,燃烧更为剧烈,表明纳米炭载PbO·CuO复合催化剂对交联改性双基推进剂催化效果明显优于微米级PbO/CuO/CB混合催化剂。     

含能黏合剂3-硝酸酯甲基-3-甲基氧丁环聚合物的固化体系研究

采用Materials Studio分子模拟软件对3-硝酸酯甲基-3-甲基氧丁环聚合物（PolyNIMMO）与甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和六次甲基二异氰酸酯和水的加成物（N-100）3种固化剂形成的混合体系固化行为及弹性模量进行了理论模拟,并与固化胶片力学性能实测数据进行了对比分析,研究了含能黏合剂PolyNIMMO的固化体系。结果表明：TDI、IPDI和N-100 3种固化剂均可与含能黏合剂发生聚氨酯交联反应,形成稳定的固化体系;与PolyNIMMO匹配的固化剂,以N-100为最佳,固化催化剂则以二月桂酸二丁基锡为最佳,最终形成的固化胶片力学性能为最大抗拉强度3.83 MPa,最大延伸率282%.