复合改性双基推进剂燃速估算(Ⅱ)

本文在“复合改性双基推进剂燃速估算(I)”的基础上,进一步讨论了HMX(RDX)对推进剂燃速及压力指数的影响,提出了可适用于估算HMX(RDX)有关的复合改性双基推进剂燃速和压力指数的方法。估算值与实测结果基本符合。计算过程编有计算程序,可供参考使用。     

复合改性双基推进剂燃速估算(Ⅰ)

本文在《由固体推进剂的组成预示燃速》的基础上.进一步讨论了过氯酸铵和铝粉的含量、颗粒度对复合改性双基推进剂燃速及其特性的影响。在一定实验和假设的条件下,提出了可适用于估算非催化复合改性双基推进剂燃速及压力指数的半经验方法。估算值能与实测值基本符合。并已有现成微机计算程序,可供有关人员参考使用。     

球形硼粉对CMDB推进剂燃烧性能的影响

为改善固体推进剂的燃烧性能,在高能RDX-CMDB推进剂配方中添加硼粉和铝粉,利用静态恒压燃速仪在20℃测定样品燃速,以此考察它们对推进剂燃速特性的影响。同时考察在RDX-CMDB推进剂中添加Li F后其燃速特性的变化。研究结果表明:在RDX-CMDB推进剂配方体系中,添加金属粉使得推进剂的燃速压强指数升高;添加硼粉代替推进剂配方中的铝粉,可以降低推进剂配方的燃速压强指数。     

草酸铵对改性双基推进剂燃烧及能量性能影响研究

采用最小自由能法进行理论计算,研究了草酸铵含量对改性双基推进剂的热力学参数影响。结果表明,当草酸铵质量分数从0提高到8%时,推进剂的理论比冲Isp下降了4.58%;理论特征速度C*和燃烧室温度Tc则分别下降了70.9 m·s-1和21 K;而燃气平均分子量则有所提高,这些变化趋势具有很好的线性相关性。采用靶线法测量了含草酸铵的改性双基推进剂在2~18 MPa下的线燃速。结果表明,草酸铵有效降低了改性双基推进剂(CMDB)的燃速;且在低压下(2~10 MPa)的降速效果要好于高压(10~18 MPa),压力指数也随着草酸铵含量的提高而变高。     

平台含黑索今改性双基推进剂高压热分解与燃速的相关性

为研究平台含黑索今改性双基推进剂(RDX-CMDB)高压热分解与燃速的相关性,用燃速测试和高压差示扫描量热(PDSC)技术分别研究了两种推进剂在3、6、9、12 MPa下的燃烧性能和热分解。结果表明,PDSC特征量随压强变化规律与RDX-CMDB推进剂出现平台燃烧效应存在联系,综合特征量与RDX-CMDB推进剂燃速线性相关。     

平台双基推进剂铅炭催化燃烧模型的研究

该文分析了双基推进剂和平台双基推进剂稳态燃烧条件下燃烧表面解初期产物的化学性质，建立了催化条件下中间产物裂解模型，由此导出有铅炭催化化时双基推进剂的燃速公式，此公式可以定量地再现双基平台推进剂的“平台”和“麦撒”燃烧现象的全过程。     

二茂铁类燃速催化剂对含镁铝富燃料推进剂一次燃烧性能的影响研究

为了研究二茂铁类燃速催化剂对含镁铝富燃料推进剂一次燃烧性能的影响,设计了含不同种类、不同含量燃速催化剂的含镁铝富燃料推进剂配方,并对各配方的燃速、燃烧温度和爆热进行了测试。实验结果表明:叔丁基二茂铁、卡托辛和巴特辛均可明显提高含镁铝富燃料推进剂的燃速,其中巴特辛对含镁铝富燃料推进剂的燃速提升效果最为明显;加入叔丁基二茂铁和卡托辛后,含镁铝富燃料推进剂的燃速指数基本不变,但加入巴特辛后,推进剂的燃速与压强的关系背离指数关系;三种二茂铁类燃速催化剂均可通过提高一次燃烧过程中燃料和氧化剂的混合程度,使得推进剂的燃烧温度和放热量提高,其中巴特辛的效果最为明显。     

交联改性双基推进剂（XLDB）燃烧性能的改善及机理研究

通过复合改性双基推进剂（ＣＭＤＢ）与含缩二脲型二异氰酸酯（Ｎ－１００）、四氢呋喃一环氧乙烷共聚醚（ＰＴＥ）的ＸＬＤＢ燃烧性能的对比研究，利用电子能谱（ＥＳＣＡ）、扫描电镜（ＳＥＭ）、燃烧火焰结构等仪器分析方法，探讨了ＸＬＤＢ燃速压力指数升高的原因。并通过改变催化剂或交联剂降低了该推进剂的燃速压力指数，改善了燃烧性能。     

低特征信号NEPE推进剂配方设计及燃烧性能

根据最小自由能方法计算了铝粉含量变化对ＮＥＰＥ，ＣＭＤＢ以及固体含量为８８％的复合团体推进剂能量特性的影响．铝粉含量为５％～１８％时，ＮＥＰＥ推进剂密度比冲分别比ＣＭＤＢ和复合团体推进剂增加１１．１～１４．６ｓ·ｇ／ｃｍ３和１４．２～１８．０ｓ·ｇ／ｃｍ３．通过对低特征信号ＮＥＰＥ推进剂配方燃烧性能的研究，观察到当Ａ１含量为３％～５％时，采用３．５％的燃速催化剂仅可使压力指数降至０．６０．相应高能ＮＥＰＥ（铝粉含量等于１８％）推进剂的压力指数可降至０．５６．而降低ＡＰ粒度和增加其含量是提高燃速和降低压力指数的有效措施之一．此外，还测定了ＮＥＰＥ推进剂的燃速温度敏感系数，并与ＣＭＤＢ和复合团体推进剂数据进行了对比．     

降低NEPE推进剂压力指数的研究

通过简易落球法测固化时间和用恒压靶线法测燃速,对固体含量为73％的NEPE推进剂进行了燃速催化剂的筛选研究.从催化剂的使用期、相容性和降压力指数两方面进行了试验,获得了一种无机铅盐与一种有机铅盐分别与碳黑复合使用的复合催化剂,其使用期和相容性都可满足要求,并可使所试验配方的压力指数从0.82降至0.60.另一组含铅的复合催化剂可使NEPE推进剂燃速有明显提高.同时,对有关催化剂的作用机理进行了初步探索。     

含球形硼粉CMDB推进剂的燃烧性能

用燃速测试、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱仪(EDS)和单幅照相技术研究了含球形硼粉改性双基推进剂(CMDB)的燃烧性能、熄火表面和火焰结构。结果表明,球形硼粉主要在推进剂燃烧表面或接近燃烧表面处熔融、燃烧,用等质量的球形硼粉替代黑索今(RDX),推进剂燃速和凝聚相热分解的剧烈程度下降,压强指数升高。     

含球形硼粉改性双基推进剂的燃烧性能

用燃速测试、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱仪(EDS)和单幅照相技术研究了含球形硼粉改性双基推进剂(CMDB)的燃烧性能、熄火表面和火焰结构。结果表明,球形硼粉主要在推进剂燃烧表面或接近燃烧表面处熔融、燃烧,用等质量的球形硼粉替代黑索今(RDX),推进剂燃速和凝聚相热分解的剧烈程度下降,压强指数升高。     

加速度对含铝复合推进剂燃烧的影响

本文简要介绍了含铝复合推进剂在加速度场中燃烧的一些研究结果,其中包括加速度向量对推进剂瞬时燃速和燃烧室压力的影响,并对加速度引起燃速增大的机理进行了分析和讨论。     

双基火箭推进剂燃烧产物平衡成分的快速计算方法

求解双基火箭推进剂的燃烧产物成分,要解高阶联立方程,工程上一般用迭代法计算,但计算工作量非常大。本文采用图解法求经验公式。并用作者提出的经验公式计算火药特性系数,使本方法适用于所有的双基火箭推进剂。通过对中、美、苏、英、法、西德几十种火箭推进剂配方的计算证明,本方法计算的结果准确度高,与计算机求解的准确值比较燃烧产物主要成分分压力的最大相对误差=0.09%,用它计算燃烧产物的热力参数,最大相对误差=0.19%,超过工程计算的精度要求。因此,对双基火箭推进剂来说本方法可以代替迭代法。     

二硝酰胺铵复合推进剂燃烧性能研究

为降低复合固体推进剂特征信号,利用新型聚醚黏合剂制备了含绿色氧化剂二硝酰胺铵(ADN)的复合推进剂.燃速测试表明,ADN复合推进剂燃速高于相应的高氯酸铵(AP)复合推进剂,燃速压力指数较高.热失重分析表明,聚醚黏合剂体系起始热分解温度为235℃,ADN复合推进剂起始热失重温度与相应AP复合推进剂相同,热失重曲线低于相应AP复合推进剂.扫描电镜分析显示,含ADN复合推进剂燃烧熄火表面存在明显熔融层.     

长脉冲燃爆压裂复合燃速火药配方优化与应用

针对常规燃爆压裂火药类型单一、燃速偏快、难以形成峰值压力与持压时间的优势平衡,致使改造规模有限的问题,深入考察成熟火箭推进剂配方,借助密闭爆发器、燃速仪等实验设备,筛选优化了高、低两级燃速火药配方体系。测试了各自燃烧性能、安全性能。实验结果表明,实验条件下,高、低燃速火药燃爆加载速率分别为13.38 MPa/ms、2.38 MPa/ms,燃爆时间分别为11.7 ms和51.8 ms,将一定质量两种火药复合串联,利用高燃速火药爆燃轻易制裂地层,随后低燃速火药长时间持续低速燃烧,最大限度增大破裂规模和裂缝长度。经现场应用表明,该复合型火药体系燃爆压裂过程安全可控,能有效改善地层应力状态,降低井底破裂压力,提高单井产量,为燃爆压裂技术在深层、超高压地层的应用提供有利支撑。     

硝胺推进剂燃烧规律及其调节技术

通过比较和分析粘合剂能量水平的差异，结合燃速催化剂筛选和氧化剂粒度级配等实验，探讨了ＮＥＰＥ推进剂的燃烧规律和调节技术．采用同ＣＭＤＢ推进剂中相似的燃速催化体系，对ＮＥＰＥ推进剂燃烧性能可产生较好的催化效果．观察到降低ＡＰ粒度并进行级配是提高燃速和降低压力指数的重要措施．     

二硝酰胺铵对交联改性双基推进剂能量及燃烧性能的影响

为研究二硝酰胺铵(ADN)对交联改性双基推进剂(XLDB)推进剂能量及燃烧性能的影响规律,采用扫描电镜观察了ADN颗粒的微观形貌,采用最小自由能法分别计算了ADN逐步代替奥克托今(HMX)和高氯酸铵(AP)对XLDB推进剂能量参数的影响,并通过靶线法和稳态燃烧火焰结构研究了不同ADN含量推进剂的燃烧性能。结果表明,ADN颗粒表面光滑、致密,无明显缺陷; ADN完全替代HMX时,推进剂理论比冲降低10. 3 N·s/kg; ADN完全替代AP时,理论比冲提高38. 4 N·s/kg;采用ADN逐步替代AP时,推进剂1～15 MPa下燃速和压力指数增加。     

超高燃速推进剂的压力敏感性

分析了超高燃速推进剂的压力敏感性，提出了一种降低超高燃速推进剂压力敏感性的物理方法，即通过估算，以不同密度和不同孔结构参数的多段药片组合成ＵＨＢＲ药柱。实验证明理论估算与实测ｐ－ｕ关系，在规律上非常一致，证实用这种方法可以降低ＵＨＢＲ燃烧过程的表观压力指数。     

工艺溶剂对AP/CMDB推进剂燃烧性能的影响

通过溶剂含量的测定,研究了AP/CMDB推进剂药柱工艺溶剂含量的分布规律,测试了不同工艺溶剂含量推进剂的燃速,采用单幅摄像系统拍摄了不同溶剂含量推进剂的燃烧波结构图片。结果表明,药柱内部至表面溶剂含量近似于线性分布;溶剂含量降低,溶剂浓度梯度下降,10~22 MPa推进剂燃速和燃速压强指数提高;溶剂含量降至1.1%以下,燃速趋于恒定。溶剂对AP/CMDB推进剂燃烧性能的影响机理为:溶剂的存在降低了推进剂的燃温和燃烧热值,减少了气相反应区向燃烧表面的反馈热量,使推进剂燃速降低。