无机氧化剂二硝酰基胺铵在固体推进剂中的能量性能分析

为考察新型含能无机氧化剂二硝酰基胺铵(ADNA)对固体推进剂能量性能的贡献水平,采用编制的能量计算星程序5.0版,模拟计算了ADNA、ADN(二硝酰胺铵)及AP(高氯酸铵)对CMDB(复合改性双基)、HTPB(端羟基聚丁二烯)、NEPE(硝酸酯增塑聚醚)、GAP(聚叠氮缩水甘油醚)推进剂的能量贡献水平。结果表明:ADNA取代CMDB、HTPB、GAP、NEPE推进剂中的AP,都使体系标准理论比冲增加,羽流红外辐射性能降低;ADNA对推进剂的能量贡献要优于ADN,如果设计合适的HTPB、GAP配方体系,ADNA的能量贡献超越RDX。     

三氢化铝在固体推进剂中的能量性能理论研究

通过对三氢化铝应用于固体推进剂中的能量性能进行理论计算,得到了不同配方的三氢化铝推进剂的燃烧室平衡温度、比冲、特征速度、等压比热容等计算结果。分析结果表明,在固体推进剂中将金属铝替换为三氢化铝后,可以降低燃烧室的平衡温度和燃烧产物的凝聚相质量分数,增加燃烧产物的等压比热容和等容比热容,提高燃料的特征速度和比冲。     

AlH_3固体推进剂能量性能的理论研究

根据最小自由能原理,利用ramj能量计算软件研究了AlH_3对Al相对含量、CL–20(六硝基六氮杂异伍兹烷)对AP(高氯酸铵)相对含量和黏合剂体系增塑比等因素对AlH_3固体推进剂能量性能的影响规律。结果表明:当推进剂其他组分含量一定时,随AlH_3对Al相对含量的提高,推进剂的氧系数、理论比冲升高,但密度、燃温和燃气平均相对分子质量降低;随CL–20对AP相对含量的增加,推进剂的密度和理论比冲升高,但氧系数和燃气平均相对分子质量降低,燃温先升高后降低;随黏合剂体系增塑比的提高,推进剂的氧系数、密度、理论比冲、燃温和燃气平均相对分子质量均增加。在上述影响规律的基础上,通过系统计算,发现当推进剂配方的w(含能固体)为72%,黏合剂体系增塑比为2.8,推进剂理论比冲≥2 744 N·s/kg时,推进剂的密度随w(Al+AlH_3)的增加先增加后降低,并在w(Al+AlH_3)为19%时达到最大值1.759 g/cm~3。此外,提高配方含能固体含量或提高黏合剂体系增塑比可进一步提高推进剂的最大密度。     

含N,N-二硝基哌嗪无烟改性双基推进剂的燃烧性能

以CMDB推进剂为基础,用N,N-二硝基哌嗪(DNP)替代推进剂中的RDX,研究了DNP含量、燃烧稳定剂(CaCO3、TiO2、MgO及Al2O3)、燃烧催化剂(铅盐、铅盐/铜盐、铅盐/铜盐/炭黑)对DNP-CMDB推进剂燃烧性能的影响。结果表明,DNP可明显降低无烟CMDB推进剂的燃速,当DNP完全替代RDX时,在18MPa压强下推进剂的燃速降低约68%;铅盐/铜盐/炭黑燃烧催化剂复配体系能够有效降低DNP-CMDB推进剂的燃速压强指数,使其出现平台燃烧效应。     

B-GAP对复合固体推进剂能量性能影响理论研究

提高复合固体推进剂的能量性能的方法之一,是将普通的HTPB黏合剂替换成为含能黏合剂B-GAP.利用最小自由能法,对含能黏合剂B-GAP对复合固体推进剂的能量性能影响进行了理论研究,并计算出应用B-GAP的推进剂的燃烧室平衡温度、喷管出口温度、比冲等能量性能参数,将这些性能参数与丁羟推进剂进行比较,发现均有一定程度的提高...     

新型纳米材料在固体推进剂中的应用

介绍了纳米催化剂、纳米金属在改善固体推进剂性能方面的应用研究现状，总结了纳米材料在制备中存在的问题，展望了纳米材料在固体推进剂领域的应用前景。     

含ADN推进剂的能量特性及综合性能

为研究含二硝酰胺铵(ADN)推进剂的能量、安全、贮存及燃烧性能,根据最小自由能原理计算了含ADN推进剂的能量特性参数,采用密闭爆发器及靶线法测试其爆热及燃速,并对其吸湿性及感度进行了研究。结果表明,含ADN/Al/HMX、ADN/Al/CL-20、ADN/AlH3/HMX和ADN/AlH3/CL-20推进剂的标准理论比冲分别为2 675~2 685、2 677~2 686、2 801~2 810和2 803~2 812N·s·kg-1,采用硝酸酯增塑的惰性聚醚黏合剂体系可制备出固化正常、结构致密的含ADN推进剂。随着推进剂配方中ADN含量的增加,推进剂的爆热、吸湿性、燃速和压强指数增大,摩擦感度和撞击撞击提高,密度略有降低。     

含1,1–二氨基–2,2–二硝基乙烯推进剂的能量特性参数计算研究

利用国军标方法及CAD系统软件,在标准条件(pc∶p0=70∶1)下,计算了含1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的各类推进剂的能量特性参数,分析了氧化剂(AP、RDX、CL-20)及黏合剂(HTPB、PET、GAP、PBAMO)等成分对FOX-7推进剂能量特性的影响。结果表明,将AP加入HTPB/FOX-7推进剂配方中取代FOX-7可有效改善氧条件,有利于推进剂能量的提高。在黏合剂含量较低(质量分数<8%)的推进剂体系中,使用惰性黏合剂有利于提高推进剂的能量;而在黏合剂含量较高(质量分数>10%)的推进剂体系中,使用含能黏合剂提高推进剂能量的幅度优于惰性黏合剂,且GAP优于PBAMO。用FOX-7取代NEPE推进剂中的AP,推进剂最大理论比冲可达2 567 N.s/kg。由GAP/FOX-7/RDX组成的无烟推进剂,在很宽的范围内都可以达到2 400 N.s/kg以上的理论比冲值。     

固体推进剂老化性能研究进展

研究固体推进剂的老化性能,预测其安全储存寿命,对弹药安全储存具有重要意义。本文从固体推进剂的老化性能机理、影响因素、测试方法以及储存寿命预测等方面综述了近年来国内固体推进剂老化性能的研究进展,认为固体推进剂的老化失效主要是由黏合剂氧化交联所致,推进剂自身的组成、结构和力学性能是决定其老化性能的内因,而外部因素主要有环境温度、湿度等。研究手段多采用分析仪器与实验相结合的方法,以缩短实验周期,提高结果准确性。以计算机为载体的多尺度模拟研究将是今后固体推进剂性能研究的重点。     

TKX-50在GAP基高能固体推进剂中的应用

为研究TKX-50对GAP基高能固体推进剂性能的影响,采用DSC-TG、50℃恒温贮存、摩擦感度、撞击感度、静电感度等方法研究了TKX-50与GAP基高能固体推进剂组分间安全性和相容性,并制备成TKX-50/GAP基高能固体推进剂药块,研究其密度、力学性能、安全性能、燃烧性能等,采用小型标准发动机研究其能量性能;通过DSC测试多种升温速率下的热分解性能,并使用Ozawa模型计算得到TKX-50的热分解活化能。结果表明,TKX-50与GAP黏合剂、AP、Al等相容性良好;TKX-50的热分解活化能为143.57kJ/mol;随着TKX-50含量的增加,25℃时TKX-50/GAP基高能固体推进剂的摩擦感度从100%降至44%,撞击感度从8.1J升至43.3J,静电感度变化不大,为16.0～42.0mJ;随着TKX-50含量的增加,25℃时TKX-50/GAP基高能固体推进剂的最大应力从0.65MPa降至0.35MPa,最大伸长率从25.5%升至34.33%,断裂伸长率从29.9%升至37.5%,模量从1.59MPa降至0.48MPa;低压段(3～9MPa)和高压段(12～25MPa)的燃速压强指数均呈现上升趋势,7MPa下静态燃速为17.2～18.0mm/s,低压段燃速压强指数为0.7～0.8,高压段燃速压强指数相对较高,最高达0.98。在6.86MPa下,动态燃速为21.07mm/s, BSFΦ165发动机实测比冲为256.7s。     

加速度场对固体推进剂燃烧性能的影响研究进展

综述了有关加速度场对固体推进剂燃烧性能影响的研究情况,概括了固体推进剂的加速度敏感性的影响因素,Al粉和氧化剂粒度、金属粉含量、基础燃速等配方变量对加速度敏感性有显著影响,Al粉在加速度场的作用下滞留在燃面,进而在燃面上团聚是导致含Al固体推进剂产生加速度效应的重要原因。对开展低加速度敏感性固体推进剂研究提出了若干建议。     

环境湿度对NEPE类固体推进剂力学性能的影响

采用动态吸湿性能分析法测定高能推进剂的吸湿性,以典型配方NEPE(硝酸酯增塑聚醚)推进剂和低易损性推进剂为研究对象,考察了湿度对其力学性能的影响。结果表明:典型配方NEPE推进剂和低易损性推进剂吸湿性差别很大;高湿环境下,2种高能推进剂的力学性能变化差异明显;经干燥处理,典型配方NEPE推进剂存放3 d后,抗拉强度和伸长率完全恢复,而低易损性推进剂存放10 d,其抗拉强度只恢复至原先的一半。     

含能添加剂对含NNHT的CMDB推进剂能量特性影响

利用能量计算程序计算了含高氮化合物2–硝亚胺基–5–硝基–六氢化–1,3,5–三嗪(NNHT)的复合改性双基(CMDB)推进剂(NNHT–CMDB推进剂)的能量特性,并研究了分别用含能添加剂黑索今(RDX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)和铝粉部分取代NNHT–CMDB推进剂中的NNHT对推进剂能量特性的影响规律。结果表明:无论推进剂中是否含铝粉,NNHT含量增加,将不同程度地降低原CMDB推进剂的各能量特性参量;与RDX相比,HNIW与NNHT搭配使用效果更佳,原NNHT–CMDB推进剂的标准理论比冲提高十分明显;当m(NNHT)∶m(HNIW)=18∶20时,推进剂的标准理论比冲高于含质量分数26%RDX的RDX–CMDB推进剂;当NNHT与HNIW质量比值不变时,含铝推进剂的各能量特性参量明显高于无铝推进剂;添加HNIW后,10 MPa时,NNHT–CMDB推进剂的标准理论比冲分别可达到253.4 s(无铝)和261.9 s(含铝质量分数5%)。     

Combustion wave structure in heterogeneous solid propellants

On the basis of describing physicochemical processes in a mixed solid propellant combustion wave, mathematical techniques are suggested for heterogeneous media which make it possible to consider the heterogeneous and gas-phase combustion regimes for individual components in generalized chemical reaction kinetics and to consider their effect on combustion wave velocity. The agglomeration process for Al powder on a hot surface is studied experimentally by high-speed photorecording. A mathematical model is constructed for Al agglomeration in a combustion wave based on agglomeration mechanisms observed in experiments. The dependence of combustion rate on deformation is determined on the basis of an improved method for optical recording of combustion front movement for loaded specimens. The mechanism of the effect of stress on mixed solid propellant combustion rate is connected with activation of chemical bonds of the polymer matrix, which increases its destruction rate. Use of kinetic theory for the durability of polymers made it possible to obtain an analytical equation expressing the dependence of relative combustion rate on measured specimen deformation.Novosibirsk. Translated from Fizika Goreniya i Vzryva, Vol. 29, No. 3, pp. 8–16, May–June, 1993.     

含能交联剂对PBT高能推进剂力学性能的影响

以小分子交联剂作对比,重点研究了含能大分子多元醇交联剂PBT(3,3–双(叠氮甲基)氧杂环丁烷与四氢呋喃(BAMO–THF)共聚醚)三元醇(TBT)对PBT高能固体推进剂力学性能的影响。结果表明:1采用小分子交联剂,PBT推进剂具有较高的拉伸强度与模量;同时,小分子交联剂是一种键合剂,可有效阻止推进剂在断裂拉伸时基体与填料之间的"脱湿"。2采用含能大分子交联剂,PBT推进剂具有良好的最大伸长率,但断裂拉伸时推进剂的"脱湿"现象十分严重;随含能交联剂含量的变化,PBT推进剂热稳定性基本不变。     

固体推进剂中新型含能材料研究进展

提高能量是固体推进剂研发过程中一直追求的主要目标,配方中加入新型含能材料是提高推进剂能量水平最重要的技术途径。作者介绍了近年来国内外在含能粘合剂、含能氧化剂、含能增塑剂和新型燃料添加剂方面的研究进展,并提出了固体推进剂在含能材料方面的发展趋势。     

固体推进剂用粘合剂研究进展

介绍了固体推进剂用粘合剂的研究进展,着重介绍了丁羟类、叠氮类、HTPE、NEPE以及硝基和硝酸酯类粘合剂的合成、工艺以及性能研究情况,并对未来固体推进剂用粘合剂的发展进行了展望。