铅盐在HMX推进剂中催化作用的研究

本文考察了五种铅盐对HMX/AP/Al/HTPB推进剂凝聚相反应、气相反应和燃速的催化作用.实验结果表明,HMX/AP/Al/HTPB推进剂的燃速主要受气相反应速度控制;本研究所选用的铅的化合物在该推进剂系统中的主要催化部位不同.     

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。     

硝胺复合推进剂燃烧性能

在硝胺/高氯酸铵复合推进剂系统中,关于硝胺对比冲和燃速性能的影响,进行了实验研究。试验所用的推进剂组分包括环三甲撑三硝胺(RDX),环四甲撑四硝胺(HMX),高氯酸铵(AP),铝粉(Al和粘合剂。硝胺/AP推进剂的比冲主要取决于所有组分的配合。RDX虽可略增比冲,然而却降低燃烧产物的温度。硝胺/AP推进剂的燃速主要由AP含量和颗粒度大小所控制,也取决于所用粘合剂的类型。燃速随着AP含量的增加和颗粒度的减小而增大。RDX和HMX的化学元素虽然相同,然而含RDX推进剂的燃速大于含HMX推进剂的燃速。这种差异也可在相同AP含量和相同颗粒度的RDX/AP和HMX/AP推进剂中找到。     

硝胺复合固体推进剂燃速估算

本文讨论了硝胺炸药RDX、HMX的热分解及其对固体推进剂燃速的影响.提出了一种适用于AP/RDX(HMX)/HTPB(PU)/Al体系复合固体推进剂燃速预估的计算程序,计算结果与实测值十分吻合.     

储氢合金/AP/HTPB推进剂燃烧性能研究

制备了Al/AP/HTPB推进剂和储氢合金/AP/HTPB推进剂,并对它们进行了DSC,PDSC,爆热和燃速测试.DSC和PDSC测试结果表明,储氢合金对AP/HTPB推进剂的凝聚相反应有催化作用,在0.1MPa和5MPa下,使其凝聚相主分解温度分别降低21.67℃和15.67℃,凝聚相反应热分别提高105.97％和21.87％;爆热测试结果表明,储氢合金对AP/HTPB推进剂的气相反应有催化作用,使气相反应热提高4.74％;燃速结果表明,储氢合金可以提高AP/HTPB推进剂的燃速.进一步研究表明,A1/AP/HTPB推进剂和储氢合金/AP/HTPB推进剂的燃速与爆热存在一定的相关性.总结出了燃速-爆热关系式.     

TMO复合催化剂对AP推进剂燃速催化作用研究

系统地考察了4种TMO催化剂(CuO、Fe₂O₃、Co₂O₃和Cr₂O₃)及其等质量比(1∶1)的6种TMO复合催化剂对AP/HTPB和AP/Al/HTPB两类复合固体推进剂燃烧性能的影响。实验结果表明, TMO复合催化剂对推进剂燃速的影响可分为正协同效应、无协同效应和负协同效应3类;具有正协同效应的TMO复合催化剂提高燃速效果最佳, TMO复合催化剂对AP复合推进剂燃速的影响取决于推进剂的种类, 协同效应的类属和单一TMO催化剂的催化活性。      

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.     

大型固体助推器的低成本推进剂

固体火箭发动机要想在未来空间运输系统中得到应用,必须降低成本,才有竞争力。本文综述了锡奥科尔公司在大型固体助推器用低成本固体推进剂方面的研究成果。研究表明,HTPB/AN推进剂(88％固体,AN、R-45HT,廉价AP/Al)和HTPB/AP推进剂(88％固体,R-45HT,廉价AP/Al)与航天飞机固体助推器所用的PBAN推进剂相比,其成本分别降低了40％和15％。     

超微细氧化剂对改善固体推进剂燃烧性能的作用

通过对40篇文献的分析,综述了超细、微细高氯酸铵(AP)、硝胺(RDX,HMX)对提高AP-复合推进剂、硝胺-复合推进剂及AP/硝胺复合改性双基推进剂燃烧性能所起的作用。论述了超细AP,多孔AP明显提高燃速及微细硝胺消除燃速-压力曲线拐点的作用,并以数据图表说明了超细,微细AP、硝胺推进剂在高效燃速催化剂、聚叠氮含能粘合剂等有利条件的协同作用下获得很高燃速和比冲的事例。     

AP与HMX作用的“连锁互动”机制

研究了NEPE推进剂中AP与HMX的相互作用。基于凝相机理与热解实验,从分子层面和化学反应的角度,结合价键、形式电荷、链反应等理论和固体单元推进剂的燃烧状况,提出了AP与HMX间的“连锁互动”机制。有NH3与NO2等活性物种参与的“放热连锁、物种互动”过程,可以有效提高NEPE推进剂燃速并在一定程度上改善其燃烧性能。     

含硼富燃料推进剂低压燃烧特性

通过靶线法和燃气发生器法，研究含硼富燃料推进剂低压燃烧特性，及硼团聚、AP含量与级配、添加HMX，燃速催化剂种类与含量等因素对燃烧性能的影响，研究表明：含硼富燃料低压可燃极限达0.2MPa，压强指数可达0.6。     

硝酸酯增塑聚醚高能推进剂高压燃烧性能研究

实验研究了硝酸酯增塑聚醚高能推进剂高压燃烧性能。通过对PET,PEG和叠氮聚醚三种粘合剂;NG,TEGDN及BTTN三种增塑剂;AP,RDX,Al粉的含量和粒度进行研究,发现推进剂在9～25MPa压强范围内燃速 压强曲线存在拐点,得出了推进剂各主要组成及固体组分的含量和粒度变化时推进剂高压燃烧性能的变化规律:分别以PET,PEG和叠氮聚醚为粘合剂时,推进剂燃速依次升高;含不同增塑剂的推进剂的燃速随增塑剂中硝酸酯基含量的增加而增加;AP含量增加同时RDX含量减小,燃速增大并且压强指数降低;AP粒度减小时,燃速增大,并且超细AP可大幅度增加燃速;Al粒度减小时,燃速先减小后增大,致使推进剂压强指数升高。     

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。     

新一代高能固体推进剂的能量分析

根据最小自由能方法,计算分析了叠氮基含能预聚物和高能高密度氧化剂对AP/R-DX/Al/HTPB复合固体推进剂能量特性的影响。GAP、AMMO和BAMO的氮平衡值优于HTP-B,含有叠氮基含能预聚物的复合固体推进剂,其标准理论比冲(I°ss)出现最大值时所对应的RDX含量相应地升高。无论是HTPB,还是GAP、AMMO和BAMO,标准理论比冲和燃温(T_c)在Al含量为18％时都有极大值出现,燃气平均分子量(M(则随着Al含量的增加而增加。减少GAP配方中的AP含量,代之以硝酸酯增塑剂,可显著提高I°ss,与RDX相比,采用高能高密度氧化剂HMX,HHTD和ONC的复合推进剂的最大优势是密度的提高,从而显著地改善了密度比冲。与NEPE高能固体推进剂相比,GAP推进剂在相同的粘合剂体积分数下,标准理论比冲可提高24.5～34.3N·s/kg。而在相同能量特性的情况下,推进剂的粘合剂的体积分数可提高50～65％。因此,叠氮基含能预聚物和高能高密度氧化剂的使用,将代替下一代高能固体推进剂的发展方向。     

复合固体推进剂燃速温度敏感系数的模拟计算

本文根据“价电子反应”稳态燃烧模型和模拟计算方法,模拟计算了AP粒径、粒径分布宽度,AL含量、AL粒径以及压力对“AP/AL/HTPB/催化剂”系列推进剂的燃速温度敏感系数σp的影响规律,结果同文献[4]所综合或分析预测的结果一致.可以认为:初温对凝聚相反应的影响是主要的;AP粒径越大,σp越高;AP粒径分布宽度对σp有显著影响;铝含量增加,σp略有降低,压力升高,σp降低.     

过渡金属氧化物催化作用的表征

本文系统地研究了TMO(过渡金属氧化物)对AP热分解性能和AP/AI/HTPB推进剂燃速的催化作用.结果发现,TMO对AP热分解反应和AP/AI/HTPB推进剂燃速的催化作用是一致的.文中指出了与AP热分解反应和AP/AI/HTPB推进剂燃速同时有关的表征参数,为采用热分析实验预估含铝推进剂的燃速奠定了基础.     

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。     

“AP/HTPB/Al/催化剂”推进剂燃烧模拟计算方法

本文以我们在文献[1～4]中提出的“AP/HTPB/Al”推进剂燃烧模型为基础,首先讨论了催化剂作用部位与推进剂燃速、压力指数变化的关系,然后引入一个催化剂作用因子B.并以二茂铁系列催化剂为例,对模型中的几个与二茂铁催化剂作用部位相连系的反应动力学参数作“催化作用因子”校正,计算研究了四种二茂铁催化剂用量对燃速、压力指数的影响规律.计算结果与实验符合得很好,相对误差均小于±10%,证明本文提出的模拟计算方法具有较高的可靠性.     

过氯酸铵含量对丁羟推进剂老化性能的影响

本文研究了HTPB/AP推进剂中过氯酸铵(AP)含量对丁羟推进剂老化性能的影响。实验是在90℃的空气中进行的,老化性能以推进剂的拉伸性能、邵氏硬度、失重％、燃烧速度等项目为判据。实验结果表明:随着老化时间的增长,推进剂的最大强度增加;最大强度下的伸长率减小;邵氏硬度增加;失重％有缓慢的增多;而燃烧速度少量降低。推进剂中氧化剂AP含量的增多,或多或少有减轻推进剂性能老化变化的趋势,因而对HTPB推进剂老化性能的提高是有益处的。 本文对老化期间HTPB推进剂失重％所显现出来的特殊情况,作了理论上的解释。     

AP/RDX/HTPB复合推进剂燃速特性计算研究

考虑了AP／RDX／HTPB推进剂中两种氧化剂的含量、配比和粒度对推进剂燃面结构及燃速的影响，建立了一个高氯酸铵／硝胺复合推进剂的“双区”稳态燃烧模型。两区所占的面积比由两种氧化剂的数密度之差决定，这样可同时反映这类推进剂中两种氧化剂配比和粒度的影响。计算结果表明，该模型可较好地模拟AP／RDX少烟推进剂的燃速特征。