ADN推进剂的研究发展

二硝酰胺铵(ADN)是一种能量高、且不含卤素的新型氧化剂,用其取代固体推进剂中广泛使用的高氯酸铵(AP)或者硝酸铵,能大幅度地提高推进剂的能量,降低特征信号和减少环境污染,所以被认为是下一代低特征信号推进剂的候选氧化剂之一.重点介绍了国外在ADN推进剂研究领域取得的进展.     

ADN氧化剂的合成及其在推进剂中的应用

综述了ADN的合成、性质及其在推进剂中的应用，认为球形ADN具有能量高、感度低、特征信号低，对环境无污染等优点，将其作为氧化剂在高能低特征信号推进剂中有着广阔的应用前景。     

低特征信号推进剂研究进展

从高能氧化剂、含能粘合剂、含能催化剂等主要方面综述了国内外低特征信号推进剂研究的最新进展，主要介绍了CL—20、ADN及GAP型低特征信号推进剂的研究和应用，并描述了高氮化合物在低特征信号推进剂方面的应用。     

国外含ADN或HNF的高能复合推进剂

二硝酰胺铵(ADN)和硝仿肼(HNF)是两种新型氧化剂,它们与固体推进剂常用的氧化剂AP相比具有能量贡献更大(比冲大3～10s)、燃烧产物低特征信号、无污染等特点.ADN在推进剂中应用的技术关键是球形化和提高化学安定性.实验证明,以ADN为基的推进剂在工艺上可行;燃烧稳定,燃速较高,在6～55MPa压力范围内n=0.68;化学安定性和相容性满足要求,故ADN将是21世纪首选的AP替代物.荷兰人近年在HNF的合成改进和纯度的提高方面取得很大进展,很大程度上克服了HNF安定性和相容性差的缺点,可以用复合推进剂的常用工艺制造出HTPB/HNF推进剂样品,并测出基本性能,但力学和长贮性能尚有待改进.     

环境友好型固体推进剂研究

介绍了几种主要的环境友好型固体推进剂,主要包括AN推进剂、HNF推进剂、ADN推进剂、无铅双基推进剂、TPE推进剂和含HCl清除剂的复合推进剂等。在环境友好型固体推进剂的发展中,除了应大力开展ADN,HNF,CL-20等新型高能氧化剂的应用研究工作外,还需关注具有环境友好特性的固体推进剂新型加工工艺和配方技术的研究。     

ADN/GUDN双氧化剂对NEPE固体推进剂燃烧性能的影响

设计并制备了含N?脒基脲二硝酰胺盐(GUDN)和二硝酰胺铵(ADN)的硝酸酯增塑聚醚(NEPE)固体推进剂样品,测试了推进剂的燃烧性能(燃速和压强指数)、燃烧火焰结构和燃烧波温度分布,并与不含GUDN和ADN的推进剂性能进行对比。结果表明,GUDN/ADN双氧化剂对NEPE推进剂的燃烧性能有明显的影响,推进剂配方中添加ADN可提高推进剂的燃速和压强指数,含15%、20%和22.5%的ADN替换高氯酸铵(AP)可使推进剂在7.0MPa下的燃速提高25.30%、36.76%和47.69%,GUDN使推进剂在7.0 MPa下的燃速降低18.97%,而压强指数在1～15 MPa提高12.04%,而且在不同压力下含双氧化剂的NEPE推进剂的燃烧火焰结构呈多火焰结构,而且火焰的亮度随着压强的增大而变亮。     

ADN高能固体推进剂的吸湿性

采用平衡器、高效液相色谱、水接触角和机械感度等方法研究ADN及改性ADN基高能固体推进剂的吸湿规律和感度特性。研究结果表明,ADN基高能固体推进剂样品具有较强的吸湿性,25 ℃,相对湿度75%下吸湿72 h后,增重率达9%,且样品表面出现大量含ADN的液滴;而改性ADN基高能固体推进剂的吸湿性显著降低,增重率仅为0.3%,无液滴出现,主要原因是改性ADN与水的接触角显著增加,由改性前8°增加至78°,降低了ADN与空气中水分子的吸附作用。改性ADN基高能固体推进剂的撞击感度和摩擦感度明显改善,临界撞击能由改性前8.1 J提高至14.3 J,摩擦感度由60%降低至32%,这为ADN在固体推进剂中的应用奠定了一定的基础。     

新型含能材料在丁羟复合推进剂中的应用进展

丁羟复合固体推进剂是以端羟基聚丁二烯(HTPB)为粘合剂的一类固体推进剂。在其成熟的技术体系上,根据目前存在的燃烧羽焰不清洁和燃烧效率较低的问题,介绍了新型含能材料在丁羟复合推进剂中的应用情况。为了实现燃烧羽焰的清洁性,可以使用六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)、多氮化合物等高能化合物替代部分高氯酸铵(AP),而二硝酰胺铵(ADN)、硝仿肼(HNF)有希望完全替代丁羟推进剂中的AP;而为了提升铝(Al)粉的燃烧效率,可以使用三氢化铝(AlH_3)、纳米Al和各种复合Al粉。总的来说,在丁羟推进剂中应用新型含能材料应当遵循问题导向,以实现燃烧羽焰清洁性和提高铝粉燃烧效率为目标,充分挖掘无氯类氧化剂和铝基复合材料等新型含能材料的特性价值,从而进一步拓展丁羟推进剂应用范围,为推动固体动力技术在军事和民用领域的全面发展做出贡献。     

ADN/GUDN 双氧化剂对NEPE 固体推进剂燃烧性能的影响（英）

设计并制备了含N?脒基脲二硝酰胺盐（GUDN）和二硝酰胺铵（ADN）的硝酸酯增塑聚醚（ NEPE）固体推进剂样品,测试了推进剂的燃烧性能（燃速和压强指数）、燃烧火焰结构和燃烧波温度分布,并与不含GUDN和ADN的推进剂性能进行对比。结果表明,GUDN/ADN 双氧化剂对NEPE推进剂的燃烧性能有明显的影响,推进剂配方中添加ADN可提高推进剂的燃速和压强指数,含15%、20%和22.5%的ADN替换高氯酸铵（AP）可使推进剂在7.0MPa 下的燃速提高25.30%、36.76%和47.69%,GUDN使推进剂在7.0MPa下的燃速降低18.97% ,而压强指数在1~15MPa提高12.04%,而且在不同压力下含双氧化剂的NEPE推进剂的燃烧火焰结构呈多火焰结构,而且火焰的亮度随着压强的增大而变亮。     

富燃料推进剂的研制现状及展望

分析了固体火箭冲压发动机对富燃料推进剂的要求, 重点介绍了国内外镁铝、碳氢燃料和含硼富燃料推进剂应用及研究现状, 提出了高性能富燃料推进剂研制中急需解决的关键技术和技术途径, 并根据冲压发动机的特点, 指出今后应开展能量可控的膏状富燃料推进剂、高能GAP/ADN/B推进剂和低特征信号富燃料推进剂的研制.     

富燃推进剂的研制现状及展望

分析了固体火箭冲压发动机对富燃料推进剂的要求，重点介绍了国内外镁铝、碳氢燃料和含硼富燃料推进剂应用及研究现状，提出了高性能富燃料推进剂研制中急需解决的关键技术和技术途径，并根据冲压发动机的特点，指出今后应开展能量可控的膏状富燃料推进剂、高能GAP／ADN／B推进剂和低特征信号富燃料推进剂的研制。     

BAMO-THF复合推进剂能量特性计算与分析

利用最小自由能法研究了以3,3-二叠氮甲基氧丁环(BAMO)与四氢呋喃(THF)共聚醚(PBT)为粘结剂,高氯酸铵(AP)、黑索今(RDX)、铝粉(Al)、二硝酰胺铵(ADN)为固体填料,不同增塑剂条件下推进剂比冲变化规律.理论计算表明: 以2,2-二硝基丙醇缩甲醛与2,2-二硝基丙醇缩乙醛等质量比混合物(A3)、硝化甘油与二乙二醇二硝酸酯等质量比混合物(NG/DEGDN)作增塑剂时,推进剂比冲随RDX含量变化呈抛物线形,固体填料存在最佳添加比; NG/DEGDN增塑体系推进剂比冲高于A3体系.15% ADN取代AP时,由于燃烧产物平均相对分子质量降低,推进剂比冲显著提高.     

高能固体推进剂的研究进展

高能化始终是固体推进剂的研究热点。综述了国外固体推进剂高能化研究过程中在氧化剂、含能粘合剂、含能增塑剂和燃料添加剂方面的主要研究成果。结合国外发展现状,提出了高能固体推进剂技术未来发展的主要方向及重点。     

本期导言

<正>推进剂作为火箭的动力之源,提高推进剂能量密度同时保证其使用安全性,是该领域的重要研究目标。一方面要探索开发新型高能量密度材料,另一方面要对现有高能材料进行钝感化改性(包括重结晶、共晶或界面改性)。新型含能组分的应用及评价已然成为推进剂发展的主要方向。目前广泛评估的组分包括高能绿色氧化剂(如ADN、CL-20和TKX-50)、钝感高能材料(LLM-105, FOX-7和ICM-102)、高能金属基燃料(如AIH_3和MIC)、新     

信息动态

高能化始终是固体推进剂的研究热点.综述了国外固体推进剂高能化研究过程中在氧化剂、含能粘合剂、含能增塑剂和燃料添加剂方面的主要研究成果.结合国外发展现状,提出了高能固体推进剂技术未来发展的主要方向及重点.     

谈宇宙航行用固体推进剂的未来

西德弗琅和费火炸药研究所的Wolfgang Klohn在1978年德国宇航协会举行的会议上作了题为“宇宙航行用固体推进剂的未来发展”的报告。他着重谈了含氧化剂、金属燃料和聚合物粘结剂的固体推进剂及其发展趋势,并指出了固体推进剂在宇宙航行中使用的三个领域及对这种推进剂的要求。使用的领域是:(1)近地范围内增大液体火箭推进剂的助推级;(2)通讯卫星或探测器中的远地点发动机、制动发动机和重返发动机;(3)输送液体推进剂和姿态控制发动机中的气体发生器。     

固体推进剂中铝和硼的燃烧效率

采用密闭弹收集参与固体推进剂燃烧的所有物质并进行滴定分析,测定铝(Al)和硼(B)的燃烧效率,研究铝和硼的燃烧效率随压力和推进剂中氧化剂变化的情况。为了改善硼的燃烧,对加入铝、粒化推进剂和氧化剂的作用进行了试验研究,发现细粒硼粉能改善硼的燃烧。在药条燃烧试验中,硼粒子与硝酸钾(KNO_3)粒化可产生最高的燃烧效率(40％)。当推进剂中硼与铝共存时,硼的燃烧会妨碍铝的燃烧,试验中观察到的这些现象可通过研究金属粒子的凝聚和引燃过程加以解释。     

国外低特征信号推进剂应用研究及发展趋势

综述了国外在低特征信号推进剂应用研究方面所取得的进展,列举了国外采用低特征信号推进剂的主要战略、战术导弹型号,指出了未来固体推进剂技术的主要发展趋势。     

PGN/ADN推进剂的燃烧性能

采用靶线法在3.0～15.0MPa压强范围内,研究了固含量、铝粉含量、二硝酰胺铵(ADN)的粒径及含量、燃速调节剂及热稳定剂对PGN/ADN推进剂燃烧性能的影响。结果表明,ADN的粒径(450μm,450～900μm)和含量(0%～30%)增加时,PGN/ADN推进剂的燃速和压强指数均适当增加;改变Al粉含量,PGN/ADN推进剂的燃速和压强指数均无明显变化;添加适量(0.5%)燃速调节剂Fe2O3可增加推进剂的燃速并降低压强指数,添加适量(0.5%)燃速调节剂草酰胺可有效降低压强指数。添加适量稳定剂(1%)2-硝基二苯胺(2-DNPA)和N-甲基-4-硝基苯胺(MNA)可以使推进剂的压强指数分别由0.49降低到0.34和0.40。     

高性能固体推进剂在海空军导弹武器中的应用

综述了国外海空军导弹武器用固体推进剂的发展，重点介绍了几种正在服役的固体推进剂，指出低特征信号推进剂是国外固体推进剂的研究重点。