AP/HTPB复合推进剂用纳米Co粉的制备

以CoCl_2·H_2O和水合联氨(N_2H_4·H_2O)为主要原料,采用化学还原法制备了纳米Co粉.在不同工艺条件下制备了树枝状纳米Co粉和球形纳米Co粉,用TEM和XRD对产物进行了表征,同时用DTA测试了加入球形纳米Co粉后AP的热分解性能.结果表明,反应介质的黏度和分散剂性质对纳米Co粉粒度及形貌影响较大,在最佳工艺条件下制备了颗粒尺寸均匀、粒度为50~60 nm的球形纳米Co粉;球形纳米Co粉能使AP热分解反应的高温分解峰温度显著下降;添加质量分数2%的球形纳米Co粉,复合推进剂的燃速明显提高,压力指数大幅降低.     

铝/有机氟化物复合物对含铝HTPB推进剂燃烧性能的影响

为研究有机氟化物(OF)对含铝HTPB固体推进剂燃烧性能的影响,采用球磨法制备了纳米和微米铝/有机氟化物复合物(nmAl/OF和μmAl/OF),将其作为复合添加剂替代微米铝粉加入HTPB推进剂中,并考察其对推进剂燃烧性能的影响。采用SEM、TEM、粒度分析等对nmAl/OF和μmAl/OF复合物及推进剂凝聚相燃烧产物进行了表征。结果表明,nmAl/OF和μmAl/OF复合物有不同的结合状态;添加OF、nmAl/OF和μmAl/OF后,推进剂的爆热值下降约2%;添加nmAl/OF的推进剂配方燃速最低,在3MPa时仅为6.28mm/s,添加OF和μmAl/OF体系的推进剂燃速压强指数相比于原配方降低约20%;添加nmAl/OF的推进剂配方凝聚相燃烧产物粒度(D_(50))比原配方降低约47%。     

化学共混对HTPB推进剂性能的影响

寻找合适的混合方式将端羟基四氢呋喃环氧乙烷共聚醚(PET)共混于端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂中,研究PET黏合剂和BDNPA/F(双(2,2–二硝基丙醇)缩乙醛/双(2,2–二硝基丙醇)缩甲醛)增塑剂对HTPB推进剂力学性能和燃烧性能的影响。结果表明:采用二步聚合法可将PET加入HTPB推进剂中,推进剂具有较好的工艺性能和力学性能;PET的加入能明显降低推进剂的燃速和压强指数;同时,极性黏合剂的加入有助于引入含能增塑剂BDNPA/F。     

CL-20粒度对GAP/AP/Al高能推进剂燃烧性能的影响

为了研究CL-20粒度对含Al高能固体推进剂燃烧性能的影响,通过捏合浇铸工艺制备了含不同粒度CL-20(14μm、115μm)的GAP/AP/Al高能推进剂,采用靶线法测定了推进剂在不同压强下的燃速,并计算了压强指数;利用微型高温热电偶测温技术、燃烧火焰单幅照相技术研究了CL-20粒度对该推进剂燃烧性能影响的机理。结果表明,7～18MPa下含粗粒度(115μm)CL-20的GAP/AP/Al推进剂的燃速比含细粒度(14μm)CL-20的推进剂高7%～37%;2～10MPa下前者压强指数为0.52,后者为0.46;粗粒度CL-20较细粒度提前进行部分分解,分解产物除催化自身分解反应外,还促进了AP的分解,从而提高了相应推进剂凝聚相反应区的温度攀升速率,并使推进剂的燃速更高。     

纳米Fe2O3/AP/HTPB复合粒子的制备与表征

为解决复合推进剂中超细高氯酸铵(AP)易吸湿、团聚以及纳米催化剂Fe2O3易团聚的问题,用陶瓷膜-反溶剂法制备纳米Fe2O3/AP复合粒子,用溶剂蒸发法在其表面包覆端羟基聚丁二烯(HTPB),制备出纳米Fe2O3/AP/HTPB复合粒子,用SEM、HRTEM、FT-IR、ICP和XRD等对Fe2O3/AP/HTPB复合粒子进行表征,测定了其吸湿性能.结果表明,Fe2O3/AP/HTPB复合粒子中纳米Fe2O3均匀分散,外层包覆的HTPB阻止了超细AP的吸湿.     

超微细 Cu_2O 对 RDX/AP/HTPB 推进剂组分热分解特性影响的研究

通过氧化还原法在微乳液中合成了超微细的Ｃｕ２Ｏ（０．２μｍ）,并用ＤＴＡ研究了超细Ｃｕ２Ｏ、市购化学纯Ｃｕ２Ｏ（３μｍ）、ＹＢ、ＱＣ及它们的不同组合对ＲＤＸ／ＡＰ／ＨＴＰＢ推进剂组分热分解特性的影响。实验结果表明：超细Ｃｕ２Ｏ能大幅度降低ＡＰ和ＲＤＸ／ＡＰ（质量比１∶２）混合体系的分解活化能,其催化作用与市购Ｃｕ２Ｏ相比有较大的增强。与ＹＢ组合对ＡＰ和ＲＤＸ／ＡＰ混合体系的催化有明显的协同效应,对ＲＤＸ也有一定的催化作用。     

组分对高能HTPB推进剂燃烧性能和力学性能的影响

通过调整氧化剂AP粒径与含量、键合剂及R值,研究了固体质量分数为90%的HTPB推进剂的燃烧性能和力学性能.结果表明,在HTPB推进剂能量性能得到提高的同时,推进剂的燃烧性能和力学性能也得到了较好的保证.高固体含量下HTPB推进剂的燃烧和力学性能随配方调节呈现出较为明显的规律.推进剂的燃烧性能稳定,燃速和压力指数可调,压力指数控制在0.30～0.40;分别测定了高温(60 ℃)、常温(20 ℃)和低温(-40 ℃)力学性能,高温、低温和常温下的拉伸强度一般均大于1.0 MPa,低温延伸率最高可达74.7%.     

超细CaCO3与金属氧化物M2O3对Al/AP/HTPB推进剂燃烧的催化协同效应研究

对超细及市售ＣａＣＯ３在低含量（≤１％）的情况下对丁羟推进剂燃烧性能的影响进行了研究，结果发现ＣａＣＯ３低含量时可提高推进剂的燃速且超细ＣａＣＯ３比市售ＣａＣＯ３的催化效率高。进一步研究了超细ＣａＣＯ３与金属氧化物Ｍ２Ｏ３组合对推进剂燃烧的催化作用，结果表明两者有协同效应，其组合的燃烧催化效果较各自单独使用的催化效果要好。     

团聚硼对富燃料推进剂燃速的影响

通过调节黏合剂种类和团聚工艺,采用于法硼团聚工艺制取球形度良好、粒径为0．105～0．19mm的团聚硼粒子,并制得硼质量分数32％、热值约32MJ／kg、工艺性能良好的含硼富燃料推进剂;采用靶线法测试含硼富燃推进剂的燃速及压强指数,并测试不同AP粒度级配、镁铝合金粒径以及团聚硼粒径对富燃推进剂燃速的影响。结果表明,减小AP粒度及团聚硼粒径、增加超细AP含量和固体组分含量,可大大改善含硼富燃推进剂的燃烧性能。而镁铝合金粒径对推进剂的燃烧性能基本没有影响。     

B12H12［N(C2H5)4］2对NEPE推进剂燃烧性能的影响

研究了硼氢化合物 B1 2 H1 2 [N(C2 H5 ) 4] 2 对 NEPE推进剂燃烧性能的影响 ,采用 DSC分析了 B1 2 H1 2 [N(C2 H5 ) 4] 2 与 NEPE推进剂主要组分硝酸酯的相容性以及对推进剂固化反应的催化作用和对高氯酸铵、硝胺常压热分解的催化作用 ,并利用恒压静态燃速仪测试了推进剂在 4～ 1 1 MPa的燃烧速度和燃速压力指数     

丁羟复合推进剂的辐射点火

采用CO2激光点火装置,对丁羟复合推进剂的点火过程进行了实验研究,利用描述固体推进剂物化现象的一维传热模型对复合推进剂的辐射点火特性进行了理论分析。通过最小二乘法拟合实验数据得到了丁羟复合推进剂的点火准则。结果表明,丁羟复合推进剂的点火过程主要包括惰性加热及气相点火过程,惰性加热时间和点火延迟时间随热流密度的增大而减小,且随着热流密度的增大,热流密度的影响逐渐降低。固相传热数学模型能够比较准确地描述复合推进剂的辐射点火特性。     

HTPB/Al/AP/RDX复合推进剂组元之间相互作用研究

为了探索HTPB/Al/AP/RDX复合推进剂组元之间的相互作用,用DSC和TG-DTG方法以及分解反应动力学计算研究了递增组元的4个混合体系(包括HTPB黏合剂体系、HTPB/Al、HTPB/Al/AP和HTPB/Al/AP/RDX推进剂体系)中各组元之间的相互作用。结果表明,DTG峰温以及反应速率常数k可以表征各组元之间的相互作用,其DSC和TG过程可以分为3个阶段;除Al外,各组元之间存在相互作用,各阶段的质量损失测定值与按组分含量计算的加合值吻合得相当好,表明各组元并没有明显的跨阶段分解;AP与HTPB黏合剂的分解温度区间接近或部分重叠,在HTPB/Al/AP和HTPB/Al/AP/RDX的混合体系中发生了强烈氧化还原作用:四组元体系中RDX在200℃及220℃的速率常数k分别为1.53和6.81s-1,均大于单质RDX在同一温度下的速率常数1.33×10-6和1.06×10-5s-1,说明AP可以加速RDX的分解,但RDX对AP或(AP+HTPB)分解的影响呈现复杂的情况,由于HTPB/Al/AP和HTPB/Al/AP/RDX两体系中AP与HTPB的共同分解过程中存在“等动力学点”(308.0℃),温度低于此点时(AP+HTPB)分解速率常数k因RDX存在而下降,而当温度高于此点时则该k值因RDX存在而增大。通过RDX分解机理解释了存在这种现象的原因。     

低铝粉含量的HMX/HTPB推进剂研究

对低铝粉含量的HMX/HTPB推进剂进行了配方研究。为获得少烟、高密度、高模量、高燃速、低压强指数的优良的综合性能,配方调试以铝粉质量分数<10%,用HMX替代部分AP来达到少烟目的;以HTPB/TDI/MAPO/STR黏合剂体系来获取高模量;通过AP级配调节,燃速催化剂的选择等方法,使推进剂具有不挥发物质量分数≥88.5%、20℃下密度≥1.78 g/cm3、σm≥3.1 MPa,燃速≥40 mm/s的良好性能,并具有药浆初始黏度低,流动、流平性好的优点。HTPB/AP/Al/HMX四组元推进剂经BSFΦ127标准发动机地面试车,内弹道p–t曲线在压强30 MPa以下,燃烧稳定;推进剂燃烧未急升导致压强异常现象。研制成的药柱经发动机地面试验可知混合比冲高达2 456.7 N·s/kg。     

含微米级AP的HTPB推进剂工艺性能和力学性能

制备了含微米级AP(质量分数大于50%)的HTPB推进剂药浆和标准试件,利用流变仪测试了+20℃和-40℃时药浆的表现黏度,用材料试验机测试了标准试件的力学性能,讨论了增塑比、AP粒度级配、键合剂等对HTPB推进剂工艺性能和力学性能的影响。结果表明,当增塑比为0.42、AP粒度级配采用25%的120μm AP、30%的6~8μm AP和20%的1μm AP时,推进剂样品6h的表观黏度为1 267Pa·s,低温延伸率达到38%。     

湿度对丁羟推进剂及其粘接性能的影响研究

固体火箭发动机燃烧室内绝热层、人工脱黏层及推进剂药柱,均为高分子材料复合体系。在成型及贮存过程中,湿度是影响丁羟推进剂药柱性能及各界面的联合粘接强度的首要因素。探讨了绝热层、衬层及推进剂药柱在不同环境湿度下的吸湿特性,通过模拟实际生产过程的环境湿度,研究了丁羟推进剂药柱性能及各界面的联合粘接强度变化状况。     

湿度对HTPB复合推进剂力学性能的影响

通过常温湿度试验,研究了HTPB复合推进剂力学性能随试验时间的变化规律.试验证明,湿度使HTPB推进剂的力学性能大幅度下降;经干燥后,其力学性能能够得到部分恢复.用扫描电镜对常温湿度试验前后推进剂的表面状态和拉伸断口进行了对比分析,结果表明,试验后推进剂表面的AP粒子形状有明显改变,拉伸断口上的AP粒子裸露面增大,粒子脱落坑表面光滑、规整.由此得出HTPB推进剂吸湿后,通过干燥方法不能使其力学性能恢复到原始状态.     

催化剂对复合推进剂凝聚相反应热效应的影响

应用热分析方法研究了ＣｕＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３及其碳酸盐的煅烧产物对ＡＰ／ＨＴＰＢ复合推进剂凝聚相反应热效应的影响。试验表明,绝大多数催化剂使推进剂的分解总热效应增大,使氧化剂ＡＰ与粘结剂ＨＴＰＢ间的界面反应明显增强,煅烧ＣｕＯ与煅烧Ｃｏ２Ｏ３在混合比为１∶２和１∶３（重量）时可有效地增强粘结剂的吸热分解反应     

含RDX低燃速丁羟推进剂的配方研究

为满足某发动机装药需求,设计了固体质量分数为87.5%含RDX的低燃速丁羟推进剂配方,采用最小自由能法进行理论计算,研究了RDX和改性草酸铵对热力学参数的影响.用BSFΦ165标准试验发动机测试了比冲和燃速.结果表明,含RDX低燃速推进剂配方中,RDX和改性草酸铵的含量影响其热力学参数.当RDX质量分数为(10.0%),改性草酸铵为2.0%时,低燃速推进剂的实测比冲为2 374 N·s·kg~(-1),比冲效率为0.919,燃速为4.12 mm·s~(-1);通过添加少量改性草酸铵、改变氧化剂的粒度级配,能够在保证推进剂能量基本不变的前提下,满足含RDX低燃速丁羟推进剂配方的低燃速指标要求.