新型高燃速推进剂在固体发动机内燃烧特性研究

新型高燃速推进剂是一种采用小球粘结、无溶剂挤成型的复合改性双基推进剂,20℃、6.86MPa下用靶线法实测静态燃速为46.25mm/s。为研究这种新型高燃速推进剂在发动机内的燃烧特性,在不同燃通比和燃喉面积比的装药条件下,进行了发动机试验,获得了相应的压强-时间曲线。分析结果表明,该推进剂在火箭发动机内不同压强下可出现3种完全不同的燃烧类型,即类似于双基推进剂的平行层燃烧、类似于超高燃速推进剂的对流燃烧和有限对流燃烧,并给出了3种燃烧类型的判断条件。     

新型高燃速推进剂的催化燃烧性能

研究了有机酸铅盐、有机酸铜盐、铜铬氧化物、铁化合物不同组合作为催化剂对新型复合改性双基高燃速推进剂燃烧性能的影响。发现新型的铅铁络合物与铜铬氧化物组合是一种高效的催化剂组合。在配方中添加3%的组合催化剂,可使该新型高燃速推进剂燃速(9.81 MPa)从48.78 mm/s(空白配方燃速)提高到56.66 mm/s,9.81~19.62 MPa区间内的压力指数从0.676下降到0.576。用差热分析研究了铅铁络合物和铜铬氧化物及其复合对双基粘结体系(NC NG TEGDN)和AP热分解的影响,结果表明,复合催化剂可使双基粘结体系分解峰温提前4.94℃,使AP高温分解峰温提前119.08℃,放热量从144.97 J/g增大到1 180 J/g。     

纳米NiO/CNTs复合粒子的制备及其对AP和AP/HTPB热分解的影响

以碳纳米管(CNTs)为载体,采用化学沉淀法制备了不同摩尔比的NiO/CNTs复合粒子,采用透射电子显微镜、X-ray衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱、比表面积分析仪等表征手段对产物的结构进行了表征,并用差示扫描量热仪研究了NiO/CNTs复合粒子对AP及AP/HTPB推进剂热分解的催化作用。结果表明:NiO/CNTs复合粒子结晶好、包覆均匀、比表面积大。NiO/CNTs(nNiO:nCNTs=1:4)复合粒子可使AP和AP/HTPB推进剂的高温分解峰温分别降低了92.24℃和42.2℃,使总表观分解热分别增加了1 086 J/g和730 J/g,表现出显著的催化性能,其催化性能明显优于纯纳米NiO和纯CNTs。碳纳米管的独特结构和载体支撑作用是NiO/CNTs复合粒子的催化性能强于纳米NiO的主要原因。     

碳纳米管/HTPB复合粒子的制备及其催化性能研究

用HTPB对碳纳米管（CNTs）进行改性,改善其对AP热分解的催化性能,并使用TEM和FTIR对其进行表征。热重分析表明,CNTs／HTPB复合粒子中HTPB的含量为28．57％。采用差示热分析（DTA）研究了CNTs／HTPB复合粒子对AP热分解的催化性能。结果表明,CNTs／HTPB复合粒子对AP的热分解具有一定的催化性能,与纯AP相比,高温分解峰温提前了111．9℃,表观分解热由309．92J／g提高到987．18J／g,优于CNTs与AP的简单混合样,表明经过HTPB改性后CNTs对AP具有较好催化性能,同时AP与CNTs／HTPB复合可使其高温分解峰温进一步降低9．8℃。     

纳米CuO/AP复合粒子的制备及催化性能研究

采用溶剂-非溶剂法制备出了以纳米CuO为核、AP为壳的CuO／AP复合粒子。TEM、KRD及从的测试结果表明。复合粒子中只有CuO和AP存在,且AP包覆于CuO的外表,而DSC对复合粒子催化性能的测试结果表明。纳米CuO／AP复合粒子中AP的高温分解峰温度下降到101℃,较CuO-AP的简单混合物提前了5．64℃,而且复合粒子中AP的低温分解峰消失,在完成由斜方晶系向立方晶系的晶型转变后,便直接进入了高温分解,这为改善推进剂燃速提供了一条可行途径。     

纳米/微米粉体填料对推进剂浆料特性的影响

高性能固体推进剂配方中往往需要引入纳米或微米级粉体材料。为了获得各种超细粉体对推进剂浆料特性的影响，分别研究了粉体填料的粒度大小、品种、组合使用以及表面包覆处理等对推进剂浆料的粘度、分散性及机械感度的影响。结果表明，粉体填料的粒度减小，浆料的粘度增大；粉体填料的种类不同，对浆料粘度的影响也不同，其中超细高氯酸铵对浆料粘度影响最大；粉体填料的表面经适当包覆处理后对浆料的粘度、机械感度及分散性都有明显改善。     

镁水反应的实验研究及机理初探

为了研究低温下镁与水的反应,分析了添加剂种类、添加剂含量、二次包覆处理对Mg/H2O反应生成氢气量的影响。结果表明,所选的添加剂多数能促进Mg/H2O反应的进行,并提高反应生成氢气的量;随添加剂含量的增加,氢气的生成量有一定程度提高,但并非呈简单的线性关系;二次包覆处理,不仅可使Mg粉与水产生氢气的量增加,而且还提高了Mg粉贮存性能。初步分析认为,添加剂的加入改变了Mg与水反应体系的酸碱性,促进了该反应的进行。     

纳米镍粉的制备及其催化性能研究

在溶液中用还原法制备了纳米镍(Ni)粉,用TEM、XRD等对其晶型、粒度进行了较全面的表征。所得纳米Ni粉为晶态,平均粒径为50nm。为了研究纳米Ni粉的催化活性,把质量含量为5%的纳米Ni粉加入到超细粒度AP中,并用SEM、XPS分析复合状态。结果显示,纳米Ni粉以50nm左右的颗粒状均匀分布在AP表面。采用差热分析(DTA)研究了纳米Ni粉对AP热分解催化性能的影响。结果表明,在AP中分别加入质量含量为5%的纳米Ni粉,可使AP的高温放热峰提前105℃,比加入微米级Ni粉的效果显著。纳米Ni粉表现出对AP热分解良好的催化作用。同时初步探讨了纳米Ni粉对AP热分解的催化作用机理。     

纳米NiCu复合粉对AP及AP/HTPB推进剂热分解的催化作用

制备了不同Ni、Cu比例的纳米NiCu复合粉,用差示热分析(DTA)法研究了纳米NiCu复合粉对AP及AP/HTPB推进剂热分解的催化作用。结果表明,纳米NiCu复合粉可显著降低AP以及AP/HTPB推进剂的热分解峰温,使总表观分解热明显增大,表现出显著的催化效果。Ni与Cu的比例对纳米NiCu复合粉的催化性能有较大的影响,随着Cu含量的增加,催化性能增强,以Ni60Cu40的催化效果最好。随着纳米NiCu复合粉加入量的增加,其催化作用增强。探讨了纳米NiCu复合粉催化AP热分解的作用机理。     

超细硼粉粒径对硼粉/AP复合物热性能影响

为了促进高能硼粉在固体推进剂中能量的充分释放,研究了粒径对超细硼粉的热性能的影响。采用行星磨对硼粉进行超细粉碎,制备了粒径分布均匀、粒径大小不同的超细硼粉。对超细硼粉与高氯酸铵(AP)的复合物进行热分析,发现复合物的热分解峰温度较纯AP的降低不明显。但复合物的表观分解热随硼粉的粒径减小有明显增加,最多增加到原料硼粉复合物的28.4倍。复合物中硼粉的热失重率也随粒径的减小而增加,最多达原料硼粉的9.7倍。