一种评定固体推进剂燃烧效率的方法——爆热效率

针对当前理论爆热仅有概念没有计算实例的现象，通过测试不同样品量的推进剂定容爆热并对最佳质量的燃气进行气相色谱实验，分析了最小自由能法计算推进剂燃烧产物的应用界限。研究认为，最小自由能法只能用于计算发动机燃烧室高温下的绝热定压燃烧产物，不适用于计算常温下的爆热产物。提出并明确了推进剂理论定压和定容爆热的计算方法；建立并验证了降温到298K燃烧产物的确定方法。针对当前推进剂燃烧效率大多为定性评判的现象，将爆热效率定义为实际定容爆热与理论定容爆热之比，用来定量表征推进剂的燃烧效率，可以实现用少量推进剂对其燃烧效率进行综合评判，尤其适用于推进剂配方研制阶段。     

含硼富燃料推进剂凝相反应对低压燃烧的影响

用差示扫描量热(DSC)和热重分析法(TGA),分析、研究了含硼富燃料推进剂的热分解特性;并测量了推进剂的爆热和燃速,比较了AP包覆硼粒子对推进剂燃烧性能的影响。实验结果表明:含硼富燃料推进剂各组分含量相同时,在硼粒子表面包覆AP提高了推进剂的爆热,其中凝相放热量增加,气相放热量减少;而推进剂的低压燃速提高了。分析表明促进凝相反应有利于含硼富燃料推进剂低压燃速的提高。     

纳米铝粉和镍粉对复合推进剂燃烧性能的影响

对铝含量较低的AP复合推进剂燃速进行测试，外加2％的n-Ni或4/1的n-Al/g-Al级配均可提高低压下燃速和降低燃速压强指数，改善推进剂的燃烧性能，而采用1/1的n-Al/g-Al级配则降低推进剂的燃烧性能。通过对推进剂样品的能量特性、火焰结构、燃烧残渣的观测以及热分析(TG和DTA实验)，n-Al与n-Ni在燃烧中有不同于g-Al的行为。具有较低的点火阈值和较短的燃烧时间，同时n—Al倾向于单颗粒燃烧，有别于g-Al的凝聚燃烧行为；n-Ni则催化了复合推进剂中主要组分AP的热分解，多种因素共同作用促进了推进剂的燃烧。     

RDX/AP配比对HTPB复合推进剂低压燃烧性能的影响

本文研究了RDX/AP配比对其HTPB复合推进剂爆温(T_v)、燃烧产物中HCl含量、燃速和燃速压力指数的影响.探索了叔丁基二茂铁、铬酸铅等添加剂对RDX/AP丁羟推进剂燃速的催化效果.应用单幅摄影、中止燃烧和扫描电镜等实验技术对其结果作了初步的分析.     

POM对无烟XLDB推进剂热行为和燃烧性能的影响

为了分析POM(共聚甲醛)降低无烟XLDB推进剂在1～5MPa内燃速的原因,分别测量和分析了含和不含POM的推进剂样品的PDSC(高压热分解)特征量,燃烧波及火焰结构的变化。通过实验发现POM在1～5MPa下使ΔH(推进剂的分解焓)减小265～214J/g;POM在1MPa,5MPa下使推进剂的燃面温度分别由481℃和628℃降至433℃和569℃;理论计算表明:POM在10MPa下使推进剂的爆热、燃温分别由4418.4J/g,3031K降至4397.4J/g,3015K。结果表明,POM对无烟XLDB推进剂的热分解及燃烧过程有明显的抑制作用,这一作用可能降低无烟XLDB推进剂在1～5MPa范围内的燃速。     

硝胺/高氯酸铵/丁羟推进剂高压燃烧特性

研究了低铝含量(5％)的NA(硝胺)／AP／HTPB推进剂高压(15MPa～22MPa)燃烧特性。结果表明：二茂铁衍生物(RMT)能大幅提高推进剂燃速和降低高压燃速压强指数。随着RDX含量(15％～35％)增加，推进剂燃速基本不变；而HMX(15％～30％)含量增加，燃速呈降低趋势。提高配方中RMT含量、细AP的含量或采用RMT，铬酸盐组合催化剂的方法都可将NA／AP／HTPB推进剂高压压强指数降低到0．45以下。     

用ACP提高硝胺改性双基推进剂的燃速

通过添加快燃物ACP来提高硝胺改性双基推进剂的燃速，得到了ACP影响推进剂燃速的一般规律：推进剂的燃速随ACP的含量和粒度的增大而增大。运用热分析、扫描电镜、燃烧火焰单幅照相、燃烧波温度分布等分析和测试手段来研究含ACP的硝胺改性双基推进剂的燃烧过程，揭示了ACP提高推进剂燃速的机理：ACP的快速燃烧，使得推进剂燃面增大和传热量增加，导致推进剂燃速增加。     

纳米金属和复合金属粉对AP/HTPB推进剂热分解的影响

用热分析法(DTA)研究了纳米金属和复合金属粉(Cu,N i,A l,N iCu,N iCuB,N iB)对AP/HTPB推进剂热分解的影响。结果表明,纳米金属和复合金属粉对HTPB推进剂的热分解具有明显的催化作用。纳米铜粉使AP/HTPB推进剂的低温和高温热分解温度分别降低了51.6℃和33.6℃,DTA表观分解热增大为3.7kJ.g-1,催化效果十分显著。纳米铜粉和含铜的纳米复合金属粉(N iCu和N iCuB)的催化效果强于其他纳米金属粉。纳米金属粉主要通过催化AP/HTPB推进剂中AP的热分解,表现出对HTPB推进剂具有较好的催化效果。     

不同铋化合物对双基系推进剂燃烧性能的影响

为研究环境友好型非铅类绿色燃烧催化剂的燃烧催化效果,对比5种不同铋化合物对双基系推进剂燃烧性能的影响.结果表明,芳香族的铋化物对双基推进剂有良好的催化作用,S-Gal-Bi对双基推进剂的燃烧催化效率最好,β-Bi可有效降低双基推进剂的压强指数.当含铋化合物双基推进剂中加入少量炭黑(CB)后,各催化剂的燃烧催化效率明显增强.β-Bi和CB复合,既能显著提高低压下的燃烧催化效率,又能降低高压下的压强指数.β-Bi/β-Cu/CB的复合不仅能提高双基推进剂低压下的燃速,而且也能使推进剂在高压区出现平台燃烧效应.S-Gal-Bi/CB的加入大大提高了RDX-CMDB推进剂的燃速,并显著降低了推进剂的压强指数,与少量的铜盐复合后推进剂燃速提高更多.     

直链叠氮硝胺对双基推进剂燃烧性能的影响

研究了三种自制直链叠氮硝胺化合物在两种双基系推进剂基础配方中对燃烧，能量等性能的影响，认为：叠氮硝胺化合物作为双基推进剂的添加物是提高燃速的一种新技术途径。ＤＡＴＨ以１５％含量代替微烟推进剂中ＲＤＸ后能使该配方燃速增加８％～４３％。且能量基本不变，而燃气中氮气的摩尔数增加了，这对于降低配方燃气信号特征是有益的。     

GAP/AN推进剂燃烧波温度分布研究

利用先进的双钨铼微热电偶技术, 研究了ＧＡＰ／ＡＮ 推进剂的燃烧波温度分布。ＧＡＰ／ＡＮ推进剂的燃烧波可以分为凝聚相反应区、暗区、气相反应区。硝酸酯ＢＧ及高氯酸铵对ＧＡＰ／ＡＮ 推进剂的燃烧波结构有显著的影响,硝酸酯ＢＧ导致推进剂的燃速降低,压强指数升高;高氯酸铵的影响恰好相反。凝聚相反应的温度梯度及暗区厚度是影响推进剂燃速及压强指数的主要因素。     

含消焰剂硝胺推进剂燃烧性能的调节

运用包覆预处理和直接进行燃速调节两种方法 ,消除消焰剂对硝胺改性双基推进剂平台燃烧的破坏作用。应用扫描电子显微镜研究了推进剂熄火表面 ,初步探讨了消焰剂影响平台燃烧的机理。实验结果表明 ,两种方法均改善含消焰剂螺压硝胺推进剂的燃烧性能。对于完全破坏平台效应的消焰剂 ,包覆的方法可使推进剂的燃速压力指数由 0 .79下降到 0 .35,但并不能完全恢复被消焰剂破坏了的平台现象 ;对于影响平台燃烧较小的消焰剂 ,通过在推进剂中增加炭黑的含量 ,不但恢复了被消焰剂破坏了的平台燃烧效应 ,而且 ,使推进剂的平台燃烧性能优于不含消焰剂的基础配方。消焰剂对平台燃烧的破坏 ,与推进剂燃烧表面炭骨架被破坏有关     

新型含铜催化剂对RDX／HTPB推进剂燃速影响的研究

用热分析方法筛选出两含铜催化剂对ＲＤＸ／ＨＴＰＢ推进剂进行了配方试验研究，采用声发射法测定４－８ＭＰａ条件下药条燃速，由实验结果可看出：这两种新型含铜催化剂对提高燃速，降低燃速压强指数有明显效果；燃速提高４２％，压强指数降低１４％，经适当组合，可进一步提高燃速，降低燃速压强指数。     

不同形态碳物质对RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响

研究了Ｃ６０、富勒烯烟炱（ＦＳ）和炭黑（ＣＢ）等不同形态碳物质对催化的ＲＤＸ－ＣＭＳＢ推进剂燃烧的增速作用,发现分别加入０．３％Ｃ６０、ＦＳ和ＣＢ后均能使平台推进剂的燃速增加,其增速效果以ＦＳ为最好。随着ＣＢ和ＦＳ含量的增加,增速效率增大。最后对不同形态的碳物质折作用进行了讨论。     

富勒烯在RDX-CMDB推进剂中的催化机理

采用燃速测试和热分析的方法,研究了炭黑、Ｃ９０和富勒烯黑三种形式碳类物质对ＲＤＸ－ＣＭＤＢ推进剂燃烧性能的影响,并用ＡＭ１方法计算了球烯与ＮＯ体系相互作用的能量变化。结果表明,Ｃ９０和富勒烯黑在提高双基推进剂燃速、增大平台效应范围和降低燃气中ＮＯｘ含量等方面有显显著的作用。从球烯分子的空间结构以及用分子轨道理论对其成键能力所作的分析,提出了燃面上ＰｂｘＣ６０活性中心催化机理,解释了用Ｃ９０及富勒烯     

硝棉铅对双基推进剂的燃烧催化作用

本文用转鼓照相法在2～30MPa之间研究了硝棉铅对双基推进剂的平台燃烧催化作用.实验指出:硝棉铅能使双基推进剂在10MPa附近出现平台燃烧效应,燃速压力指数可降到0.0801,当用含铅量相同的硝棉铅作催化剂时,推进剂中的硝棉铅含量增加,平台区燃速增加,压力指数下降;反之,燃速下降,压力指数升高.保持推进剂中的含铅量不变,改用不同含铅量的硝棉铅作催化剂时,发现含铅量为10%左右的硝棉铅对双基推进剂的平台燃烧催化效果最好.     

超高燃速推进剂的燃速催化剂研制

合成了三种含铜或／和铅的有机金属化合物燃速催化剂ＰＡＣ、ＰＡＰＣ和ＰＡＰ,它们对ＡＰ微孔固体推进剂燃烧有显著催化作用,其中ＰＡＣ和ＰＡＰＣ能使该推进剂在５ＭＰａ～２５ＭＰａ压力范围内达到１ｍ／ｓ以上的超高燃速,燃烧较为平稳。通过热分析和实测燃速等探讨了催化剂对推进剂催化燃烧的主要作用阶段。     

固体推进剂非稳态燃烧模型数值特性

在修改的KTSS燃烧模型的基础上,研究了热波燃烧模型的数值特性。在大幅度改变压力变化速率参数（β）和热释放参数（H）下,计算结果显示：1）在大β值时,燃速并未发散溢出,直到β=∞,燃速仍然是一个有限值,在一个峰值波动之后,趋向于稳态燃速。2）在增大H值时,燃速的不稳定是逐渐增加的。当H＜1时,燃速振荡后最终回到稳态值；当1＜H＜1．045时,燃速是一系列重复、有限的尖峰；但当H≥1．045时,燃速发散。