双基固体推进剂的特性研究

在不同温度和应变率下,对双基固体推进剂试件进行了单轴拉伸试验。提出了一种针对双基推进剂屈服值的判断方法,应用一元回归数理统计方法对双基推进剂力学性能数据进行了分析。结果表明,双基推进剂力学性能与温度和应变率具有明显的相关性,在233.15 K下近似为脆性材料,而在288.15 K和323.15 K下呈现明显的塑性流动。针对双基推进剂不同受载情况,提出了与推进剂屈服值相关的强度准则,以便为双基推进剂药柱设计及结构完整性分析奠定基础。     

双基火箭推进剂的物理老化

在-40℃～+60℃温度范围内研究了老化对三种双基推进剂力学性能的影响。在60℃左右,主要是化学现象改变了硝化棉的性质。在-40～+20℃主要是类似于无定形聚合物的物理老化观象。把推进剂简单加热到60℃,物理老化的影响就大部分消除。从60℃骤冷,18小时内,双基推进剂在20℃的硬度等温地增加约30％。推进剂老化速率会因机械加载显著地增加。双基推进剂物理老化现象的深入研究可能导出一种使推进剂力学性能复原的方法。     

双基推进剂的贮存和维护

双基推进剂在长期贮存过程中会发生一系列物理、化学反应，保证贮存过程中的温、湿度要求，装配前适当的表面处理，对于冷发射成功会带来很大的影响。     

碳纳米管在双基推进剂中的分散技术

为了改善双基推进剂的综合性能,拟将碳纳米管(CNTs)引入到双基药体系中,而其分散的均匀性可能影响添加效果,因此针对CNTs的分散方法进行了研究.首先将提纯处理后的CNTs经过高剪切力机械分散和超声波分散方法在溶剂中预分散,然后按0.25%～4%的添加量采用微胶囊分散工艺和溶剂法捏合工艺将CNTs分散到双基推进剂基体中...     

改性双基低特征信号推进剂研究进展

综述了国外改性双基低特征信号推进剂研究的最新进展，提出了改性双基推进剂实现低特征信号并提高性能的主要技术途径和性能指标，重点介绍了几种含有新型含能材料、新型燃速改良剂和新型键合剂的改性双基低特征信号推进利配方。     

改性双基推进剂代用料的研制

以典型改性双基推进剂配方为基础,对高能液体炸药组分A(GY)、固体炸药组分B(GG)的惰性替代物进行了选择分析,确定了其代用料的主要组分为硝化棉(NC)、惰性增塑剂(DZ-1)及惰性固体填料(YT-1).分别从增塑剂的溶解能力、固体填料含量及溶棉比三方面研究了其对改性双基推进剂代用料流动性的影响.研究表明,上述三方面因...     

增塑剂对双基推进剂动态力学性能的影响

用动态热机械分析方法考察了NC含氮量、液态含能增塑剂DDXZ和NG以及固态增塑剂P对双基推进剂动态力学性能的影响.双基推进剂具有高低温2个力学松弛过程,即α-转变和β-转变.发现β-转变的tanδ峰温随NC含氮量的增加而下降,混合液态增塑剂NG/DDXZ中NG的比例增大时,β-转变的tanδ峰温上升,α-转变中tanδ峰温和峰值都提高.随着固态增塑剂P含量的增加,高温α-转变的tanδ峰温下降,峰值增大,柔量亦增大.     

奥克托金复合改性双基推进剂的燃烧特性

研究了奥克托金复合改性双基推进剂的燃烧波结构,测定了燃速与HMX含量的关系。在HMX含量低于50%时,燃速随HMX含量的增加而降低;在HMX含量高于50%时,燃速随HMX含量的增加而增大。在HMX含量低的区域内,燃速主要受气相反应速率控制,HMX的加入使暗区反应速率增大,嘶嘶区的反应速率降低,气相反馈给燃烧表面的热量减少。在HMX含量高的区域内,燃速主要受凝聚相反应速率控制,燃烧表面的反应热随着HMX含量的增加而增加。     

少烟复合改性双基推进剂燃烧性能研究

采用外加燃速催化剂的方式,通过淤浆浇注工艺制备了13个少烟CMDB推进剂配方的样品。研究了芳香酸铅-铜盐,芳香酸铅-铜盐-碳黑以及PbCO_3-过渡金属氧化物-碳黑对燃烧性能的影响。在8～10MPa的压强变化范围内,加入4％芳香酸铅-铜盐和芳香酸铅-铜盐-碳黑,能够普遍提高基础配方的燃速,尤其后者的催化效果最为明显。随着压强的增高,催化剂的作用逐渐减弱。用4％PEG代替部分NC和用HDI代替TDI,与NC为单一粘合剂的基础配方对比,在8～12MPa压强区间内,PbCO_3-过渡金属氧化物-碳黑三元催化剂明显地降低了CMDB推进剂的燃速。同时观察到当有TDI存在时,加入1.5％的邻氨基苯甲酸铅,药浆适用期明显缩短。     

浇铸法生产的复合双基固体推进剂系统

本文叙述通过改变推进剂基本组份可改变复合双基固体推进剂的性能。无论变化怎样,都可使用相同的生产工艺和相同的加工设备。通过高燃速复合双基推进剂,以及排气中无氯化氢的复合双基推进剂和气体发生器所用的复合双基推进剂三个例子说明了这些推进剂系统的性能。     

某新型改性双基推进剂的热安全性

采用热重分析仪( TG)、差示扫描量热仪( DSC)以及加速量热仪( ARC)研究了一种以高氯酸铵( AP )为氧化剂的新型改性双基推进剂GATo-3的热安全性,并将实验结果与双基发射药SF-3进行了比较。通过TG/DSC实验得到了GA-To-3的热分解过程,并初步分析了AP等组分对其热稳定性的影响。 DSC的测试结果显示,GATo-3的2个分解峰温分别为180.5℃和187.7℃,低于SF-3的分解峰温;ARC的测试结果显示,GATo-3在理想绝热条件下的起始分解温度为129.1℃,绝热温升为1177.8℃,最大温升速率为58053.5℃/min,最大压力上升速率为52.5×105 Pa/min,单位质量生成气体的最大压力为112.4×105 Pa/g,用速率常数法计算活化能E=116.8 kJ/mol和指前因子A=5.1×1011 s-1,最大反应速率达到时间为24 h时,所对应起始温度TD24=74.0℃。研究结果表明,与双基发射药SF-3相比,GATo-3的热安全性较差,爆炸性较强。     

含DNTF改性双基推进剂的晶析

采用扫描电镜研究了影响含DNTF改性双基推进剂晶析的因素,并对抑制晶析的方法进行了探索。结果表明,随配方中DNTF含量增加,推进剂表面的晶析量先增加、后减少。随配方中溶棉比的降低,推进剂表面的晶析量减少。以NG和以三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)为溶剂时,推进剂均会出现明显的晶析现象。采用3%NC的丙酮溶液涂覆,可明显减少晶析量;在推进剂配方中,加入少量聚合物BA可完全抑制晶析。     

改性双基推进剂剪切压延过程的数值模拟

剪切压延机在改性双基推进剂加工过程中的应用,解决了传统工艺生产间断,生产效率低,产品成品率低以及产品质量差的弊端,可以实现自动化、连续化生产,并且大大提高了混合效率和塑化性能。将计算流体动力学方法(CFD)方法引入到对改性双基推进剂剪切压延过程的研究中,使用Pro/Engineer软件建立剪切压延机的几何模型,使用Hyper Mesh软件对几何模型进行有限元网格划分,使用POLYFLOW软件建立该过程的数值模型并进行模拟计算,分析该过程的速度、压力、剪切速率、粘性生热、温度、混合指数等参数的分布规律,为实际设备和工艺的选择优化提供参考。根据数值模拟计算结果分析:改性双基推进剂药料在剪切压延机的辊隙区域受到两个辊筒旋转产生的较大的剪切挤压作用,该区域的压力、剪切速率、粘性热、混合指数明显高于其他区域;药料的最大混合指数可达0.88左右;药料的速度分布和剪切速率分布的均匀性较好,有利于提高产品成型质量,忽略进出口效应后,平均速度在0.376 m/s附近波动,最大剪切速率在25～30 s-1范围内波动;药料在一定温度和压力下完成塑化过程,剪切压延过程中温度和压力的变化较平稳,没有出现突变,工艺的安全性较高。     

纤维素甘油醚硝酸酯在双基推进剂中的应用

纤维素甘油醚硝酸酯NGEC是一种改性硝化棉,以NGEC为粘合剂代替NC,采用传统的无溶剂法制备了NGEC基改性双基推进剂。研究了以NGEC为粘合剂的改性双基推进剂的力学、燃烧和弹道性能及燃烧波结构。结果表明,NGEC具有较好的热塑性,NGEC基改性双基推进剂加工性能优良,其低温-40℃延伸率可达相同配方NC基改性双基推进剂的1.5倍以上,其推进剂弹道性能稳定,燃烧性能和燃烧波结构与NC基推进剂相似。因此,NGEC作为含能粘合剂代替NC,可用于改善改性双基推进剂性能的研究。     

硝胺改性双基推进剂燃烧表面结构的研究

运用几种表面分析方法了硝胺改性双基推进剂燃烧前后的表面物化结构。实验结果表明，平台硝胺改性双基推进剂燃烧表面形貌与传统的平台双基推进剂十分相似；燃烧表面金属分布与测试压强和测试深度有关。     

改性双基推进剂拉压不对称力学性能研究

针对改性双基推进剂在不同载荷条件下表现出不同力学响应的现象,对其进行了恒应变率拉伸和压缩试验及蠕变拉伸和压缩试验,获得了4组应变率下拉压应力-应变曲线和3组温度下拉压蠕变-时间曲线,使用应力和应变拉压不对称因子反映了拉伸和压缩曲线的不对称程度。结果表明,改性双基推进剂具有明显的拉压不对称力学性能,且该性能受到应变率和温度的影响。分析了改性双基推进剂具有拉压不对称性的内在成因,认为材料初始缺陷的扩展、材料分子链移动空间的变化、基体材料与填充颗粒材料力学性能的不同是导致改性双基推进剂具有拉压不对称力学性能的内在原因。     

复合双基推进剂的力学性能与弹道性能研究

在以端羟基预聚物与异氰酸酯和硝化纤维素(NC)为基的圆柱型药粒(BG)所组成的复合双基(CDB)推进剂中,粘合剂与异氰酸酯的当量比对于推进剂的力学性能影响很大。虽然作为改善力学性能的粘合剂含量增加会对双基推进剂的平台特征有些不良影响,但是当粘合剂含量控制在一定范围内,则可获得压力指数低于0.2以下的低压力指数CDB推进剂。之外,由于硝胺对CDB推进剂的压力指数影响较小,所以有可能使CDB推进剂实现高比冲化。     

超级铝热剂对双基推进剂燃烧性能的影响

为了考察超级铝热剂对双基推进剂燃烧性能的催化效果,采用超声分散复合法制备了铝热剂Al/PbO、Al/CuO和Al/Bi2O3,利用螺压工艺制备了含超级铝热剂的推进剂样品,研究了超级铝热剂对双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,超级铝热剂对双基推进剂的燃烧具有良好的催化作用,能显著提高双基推进剂的燃速,但对推进剂压力指数的改善并不明显;纳米级超级铝热剂的改善效果明显优于微米级超级铝热剂;超级铝热剂对双基推进剂催化作用的大小顺序为Al/PbO>Al/Bi2O3>Al/CuO。     

双基固体推进剂药柱非线性蠕变特性实验研究

研究了某双基固体推进剂药柱的非线性蠕变性能。依据固体推进剂药柱试件在不同温度、应力水平条件下的蠕变实验,分析其蠕变行为的非线性特性。实验结果表明,其力学性能与时间、温度、应力强烈相关。构建了参考温度20℃和参考应力5 MPa水平条件下的蠕变柔量主曲线。理论和数值计算表明,较高温度和应力水平下的固体推进剂药柱短期蠕变实验,可用于预测其在较低温度和应力水平下的长期蠕变行为。利用5级Prony级数模拟的蠕变柔量函数与实验叠合主曲线能很好吻合。