含纳米金属粉的推进剂点火实验及燃烧性能研究

利用CO2激光点火系统对含有纳米铝粉和纳米镍粉的AP／HTPB推进剂进行激光点火实验,测量了推进剂在不同激光功率和压强下的点火延迟时间,对推进剂的燃速、常压点火温度和爆热也进行了测量。同时,利用氧化还原滴定法测定燃烧残渣中活性铝含量。结果表明,纳米铝粉(n—Al)的点火阀值比普通铝粉(g-A1)的点火阀值小几个数量级,加入纳米铝粉可有效地缩短推进剂点火延迟时间。而在纳米镍粉为催化剂的协同作用下,推进剂燃速明显提高,点火延迟时间也大大减少,Al在推进剂燃烧过程中的燃烧效率得以提高,同时燃烧残渣中活性铝含量也明显降低。     

纳米铝粉在复合推进剂中的应用

考察了不同类型纳米铝粉的能量性能及热氧化特性。结果表明,纳米铝粉的活性铝含量低于普通铝粉,随活性铝含量的降低,纳米铝粉的燃烧热值降低;纳米铝粉呈现出与普通铝粉截然不同的热氧化特性。同时,研究了纳米铝粉对复合推进剂的燃烧性能与能量性能的影响,结果表明,纳米铝粉可提高推进剂的燃速和降低压强指数,有利于改善推进剂的燃烧性能,但纳米铝粉的低活性铝含量导致推进剂的爆热值降低。     

固体推进剂铝基燃料高效燃烧的研究进展

铝基燃料作为含能添加剂在固体推进剂中能大幅提升火焰温度,增大发动机比冲,提升推进剂的总体能量。然而,铝基燃料在燃烧过程中经常出现燃烧不完全、燃烧速率低、点火温度高及团聚等现象,严重影响了燃料的燃烧效率。从各个维度总结了铝基燃料燃烧的最新研究进展,指出了各因素的作用原理。介绍了铝基燃料在固体推进剂中的燃烧机理,评述了铝基燃料尺寸、高氯酸铵(AP)颗粒尺寸与级配、表面氟化物包,以及金属氧化物添加剂对铝基燃料燃烧效率的影响。结果表明:采用铝粉表面改性、调节颗粒尺寸与级配、添加多元氧化剂等能有效提高铝基燃料燃烧效率。     

CuO结构特性及其对固体推进剂的催化特性

为了解不同粒度和不同形态下CuO的催化能力,采用热重/差热联用(TG/DTA),水下声发射实验方法,研究了普通球形CuO、球形纳米级CuO、棒状纳米级CuO对A3、PBT、HMX、AP等含能材料的热分解影响,并测试了不同种类CuO对固体复合推进剂燃烧速率的影响。结果表明,CuO类催化剂均能催化A3、PBT、HMX、AP等含能材料的热分解,但催化效果和CuO的形态关系密切,和粒度关系不大;棒状纳米CuO可有效地提高推进剂的燃速;而球形纳米CuO只在低压条件下可提高推进剂的燃速,高压下反而抑制了推进剂的燃速。     

纳米Co粉在NC基高分子体系中的分散性

为了提高纳米Co粉在含能粘合剂中的分散均匀性,并改善改性双基推进剂的综合性能,对纳米Co粉在以硝化棉(NC)为粘合剂的改性双基推进剂中的分散方法进行了研究。先将化学法制备的纳米Co粉通过超声波分散方法预分散到乙醇和乙酸乙酯的混合溶剂中,然后采用微胶囊分散工艺将2.0%～3.0%的纳米Co粉分散到以NC为粘合剂的双基推进剂基体中,得到粒径为5～15μm的球形颗粒。用光学显微镜和TEM研究了纳米Co粉在推进剂基体中的分散状态。研究表明,先采用超声波将Co粉预分散到有机溶剂中,再采用微胶囊工艺可将Co粉完全分散到以NC为粘合剂的双基推进剂基体中。     

含铝复合推进剂燃烧与流动数值模拟

为了研究含铝复合推进剂在发动机中的燃烧与流动、铝金属在发动机内的多相燃烧问题,对某含铝复合推进剂发动机内流场进行数值模拟。基于FLUENT软件,根据气相燃烧与非均相燃烧理论,应用EDC燃烧模型以及颗粒表面反应模型,建立了含铝复合推进剂燃料的二维两相湍流燃烧模型,验证了颗粒表面反应模型计算铝燃烧的可行性,模拟了不同颗粒相Al2O3含量下发动机内流场的分布,得出了压力、温度等发动机参数的变化趋势。结果表明,颗粒表面反应模型可较好地模拟发动机内铝燃烧的宏观现象,发动机燃气中颗粒相含量对发动机内流场有显著的影响。随着颗粒相含量的增加发动机燃烧室压力降低,温度升高;发动机两相流损失增加,发动机推力降低。     

“新型含能材料研讨会文集”简介

国防科工委固体推进剂专业组于1992年8月在烟台市召开了“新型含能材料学术研讨会”,与会专家们就新型叠氮增型剂,叠氮粘合剂和高能量密度材料(HEDM)进行了充分研讨. 会上发表论文十五篇,内容涉及叠氮含能材料的合成、表征及在固体推进剂中的应用;高能量密度材料(HEDM)的国外研究状况、合成探索研究、理论计算等方面.在此基础上,会议就以上诸方面     

含碳氢燃料(ACH)的低特征信号富燃料推进剂特性

随着低特征信号固体推进剂技术的发展,低特征信号富燃料推进剂的研究已受到国内外广泛关注。高能碳氢燃料部分替代富燃料推进剂中的金属燃料是降低推进剂特征信号的主要途径之一。采用激光粒度仪测试了烯烃类碳氢燃料(ACH)的粒径及粒径分布,利用TG-DTG热分析仪分析了ACH及含ACH的富燃料推进剂热分解特性,评价了ACH和含ACH的富燃料固体推进剂的机械安全性能(撞击感度和摩擦感度),采用靶线法和燃烧实验装置研究了推进剂的燃烧特性及火焰结构,分析了含ACH的富燃料推进剂的燃烧残渣率,并与不含ACH的富燃料推进剂进行了比较。结果表明,ACH的颗粒较均匀,明显呈现近"球形";富燃料推进剂的质量燃烧热值和体积燃烧热值随着ACH质量分数的增加均增大,而密度却减小; ACH的撞击感度和摩擦感度均较低,表明其自身本质是安全的,推进剂的特性落高H50随着ACH质量分数的增加而提高,而摩擦感度几乎不发生变化;在不同测试压力下,推进剂的燃速随ACH质量分数的增加而降低,而燃速压力指数却增大,压力指数提高了65.87%。     

TGA测试含硼富燃料推进剂发火温度实验研究

采用一定实验条件下的TGA实验,对不同含硼富燃料推进剂发火温度进行测试,以验证方法的可靠性,并在此基础上,研究了初始温度、升温速率、装药量和坩埚等实验条件,以及配方对此方法测定的发火温度的影响。实验结果表明,采用TGA对含硼富燃料推进剂的发火温度进行测试具有较高的精确度,实验结果的通用性也较高;初始温度及升温速率基本不影响此方法测得的推进剂的发火温度;与氩气气氛相比,空气气氛下的含硼富燃料推进剂发火温度降低;在使用高压坩埚的情况下,推进剂的实测发火温度降低;使用HMX代替含硼富燃料推进剂中的AP、使用镁作为金属添加剂,以及增加推进剂中硼粉的含量,都能降低含硼富燃料推进剂的发火温度。     

含能热塑性弹性体推进剂研究进展

含能热塑性弹性体推进剂具有高能量、力学性能优异、可循环利用、可回收等优点,近年来成为固体推进剂发展的重要方向。总结了常见的含能热塑性弹性体的综合性能;论述了含能热塑性弹性体推进剂在高能、高燃速、钝感、低特征信号和富燃料推进剂等领域的研究进展;介绍了压延成型、模压成型、螺压成型和熔铸成型四种含能热塑性弹性体推进剂的制备工艺;综述了含能热塑性弹性体推进剂的重复加工性能和回收利用工艺;指出了目前该类推进剂存在的问题和不足,并对其未来发展方向进行了展望。     

纳米金属粉的制备及特性

介绍了纳米金属粉的性质，制备方法及其化学反应特性，特别对纳米铝粉的氧化特性进行了详细的阐述，指出纳米金属粉应用于含能材料中的可能性。     

含能材料技术的进展与展望

对高能氧化剂、合能粘合剂、高能燃料等合能材料技术的进展分别作了扼要地阐述，介绍了含能材料技术领域的新概念和新技术，如多氮化合物(N5^ )、纳米材料(Alex)和低温固体推进剂(CSP)；对新型合能材料的应用及性能进行了综合比较与讨论。展望了含能材料技术的发展趋势。     

镁铝贫氧推进剂的能量分析

利用冲压发动机热力计算程序，对镁铝中能贫氧推进剂的能量特性进行了系统研究，并探讨了高能级分对该类贫氧推进剂能量性能的影响，研究结果表明，在镁铝中能贫氧推进剂中增加镁粉含量（或减少铝粉含量）贫氧推进剂的比冲下降，在一定空燃比范围内，增加空燃比有助于提高冲压发动机的比冲。提高贫氧推进剂中ＣＬ－２０和硼粉含量，可以显著提高共能量，而采用叠氮类含能粘合剂取代惰性粘合剂时贫氧推进剂的比冲降低。     

超高速撞击下PTFE/Al含能材料薄板的载荷特性分析

不同于传统惰性材料的空间碎片防护结构,含能材料防护结构在超高速撞击下的冲击起爆特性是其防护能力得以提高的根本原因。PTFE/Al含能材料防护结构的冲击起爆特性改变了弹丸强冲击载荷下的破碎机制,弹丸内部的冲击压力对于分析含能材料在超高速撞击下的防护机理具有重要意义。对超高速撞击试验中回收的PTFE/Al防护结构后板进行损伤特性分析,获得了对应速度条件下弹丸的破碎特性。基于一维冲击波理论,分析PTFE/Al靶板在超高速撞击条件下的冲击响应过程,结合考虑化学反应效率的热化学反应模型,获得了弹丸在碰撞与爆炸联合作用下的载荷特性,通过与试验结果对比验证,获得该材料完全反应的临界撞击速度约为1800 m/s,弹丸的临界破碎速度为2875 m/s,小于铝防护结构中对应的临界破碎速度。给出了弹丸在PTFE/Al、铝两种防护结构中产生相同冲击压力时对应的临界速度,分别为弹道段的800 m/s和破碎段的3580 m/s。     

推进剂用铝粉与水反应特性研究

用高压反应釜实时监测系统原位研究了铝/水反应的放热过程,提取了反应过程中3个特征温度(反应放热起始温度,反应速率最大温度,反应基本结束温度)和反应特征参数(反应放热起始温度点,反应速度,反应放热量),从而建立关于铝/水体系应用于固体推进剂的评价体系。同时,还探究了铝粉粒径、铝/水原料摩尔配比及加热功率对铝/水反应特性的影响规律。结果表明,在30～250℃温度区间内,纳米铝/水体系较微米铝/水体系性能更好,当铝粉粒径大于13μm时,没有明显放热;高功率加热条件有助于激发纳米铝迅速处于高活性状态,降低了反应放热起始温度,并高效释能;纳米铝/水的最佳原料摩尔配比区间为[1∶2,1∶2.2]。     

Hydrothermal simulation experiments as a tool for studies of the origin of life on Earth and other terrestrial planets: a review

The potential of life's origin in submarine hydrothermal systems has been evaluated by a number of investigators by conducting high temperature-high pressure experiments involving organic compounds. In the majority of these experiments little attention has been paid to the importance of constraining important parameters, such as the pH and the redox state of the system. This is particularly revealed in the apparent difficulties in interpreting experimental data from hydrothermal organic synthesis and stability studies. However, in those cases where common mineral assemblages have been used in an attempt to buffer the pH and redox conditions to geologically and geochemically realistic values, theoretical and experimental data seem to converge. The use of mineral buffer assemblages provides a convenient way by which to constrain the experimental conditions. Studies at high temperatures and pressure in the laboratory have revealed a number of reactions that proceed rapidly in hydrothermal fluids, including the Strecker synthesis of amino acids. In other cases, the verification of postulated abiotic reaction mechanisms has not been possible, at least for large molecules such as large fatty acids and hydrocarbons. This includes the Fischer-Tropsch synthesis reaction. High temperature-high pressure experimental methods have been developed and used successfully for a long time in, for example, mineral solubility studies under hydrothermal conditions. By taking advantage of this experimental experience new and, at times, unexpected directions can be taken in bioorganic geochemistry, one being, for instance, primitive two-dimensional information coding. This article critically reviews some of the organic synthesis and stability experiments that have been conducted under simulated submarine hydrothermal conditions. We also discuss some of the theoretical and practical considerations that apply to hydrothermal laboratory studies of organic molecules related to the origin of life on Earth and probably also to the other terrestrial planets.     

TMO对铝镁贫氧推进剂低压燃烧性能影响

研究了过渡金属氧化物（TMO）及其复配物对非壅塞固体火箭冲压发动机铝镁贫氧推进剂燃烧特性的影响。研究发现，氧化铁对提高铝镁贫氧推进剂燃速的作用显著。过渡金属氧化物组合（氧化钴／氧化铬和氧化铜／氧化铬）对提高铝镁贫氧推进剂的燃速催化作用显著，且含组合催化剂（氧化钴／氧化铬、氧化铜／氧化铬和氧化铁／氧化铜）的盆氧推进剂具有高的燃速压强指数。     

4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐合成研究

以三氯苯为原料,经硝化、水解和催化加氢三步反应,合成聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)单体4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(DADHC)。研究了各中间体和单体合成中的影响因素,确定了各步反应的最佳工艺参数。对合成的各中间体和单体采用元素分析(EA)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、氢核磁(1H NMR)、碳核磁(13C NMR)和高效液相色谱(HPLC)等方法进行了表征分析。结果表明,各中间体和单体均达到预定要求,纯度和收率较高。研制了一套单体防氧化分离Pd/C过滤装置,实现了Pd/C催化剂的回收再利用,解决了单体易氧化、Pd/C易失活难题,提高了生产效率,降低了生产成本。     

Studies of the substorm on March 12, 1991: 1. Structure of substorm activity and auroral ions

The substorm on March 12, 1991 is studied using the data of ground-based network of magnetometers, all-sky cameras and TV recordings of aurora, and measurements of particle fluxes and magnetic field onboard a satellite in the equatorial plane. The structure of substorm activity and the dynamics of auroral ions of the central plasma sheet (CPS) and energetic quasi-trapped ions related to the substorm are considered in the first part. It is shown that several sharp changes in the fluxes and pitch-angle distribution of the ions which form the substorm ion injection precede a dipolarization of the magnetic field and increases of energetic electrons, and coincide with the activation of aurora registered 20° eastward from the satellite. A conclusion is drawn about different mechanisms of the substorm acceleration (injection) of electrons and ions.     

Theory of flame spread above solids

A theory for flame spread above a solid fuel is presented. The special case is considered whereby the oxidation is an exothermic surface reaction. The spreading rate is predicted as a function of the thermochemical properties, fuel-bed thickness, and convective velocity. Also, the theory predicts temperature, mass fraction, and heat flux as a function of position.