宇航飞行器复合推进剂的发展

日本于1957年成功地发射了一枚小型探空火箭 K-3,这是日本第一枚复合固体推进剂火箭。从那时候以来,对复合固体推进剂进行了许多方面的研制。所研制的聚酯、聚硫、聚氨基甲酸酯以及聚丁二烯聚合物,均被广泛地作为探空火箭或卫星运载火箭的复合固体推进剂的粘合剂基体。日本研制的端羧基聚丁二烯(CTPB),在工艺性能、力学性能以及燃烧性能方面,均比其它聚合物好。这种聚合物(JSR·CTPB S-21)已经应用到日本典型的宇航飞行器中,例如 M-3 A、TT-500A、M-13等。另一方面 HTPB 最近作为一种新的优良的聚丁二烯粘合剂材料已引起人们极大的兴趣。它已用于目前正在研制的一些火箭发动机中。通过我们的共同努力,新的 HTPB 聚合物已经进入实用阶段。正在研制的高性能的远地点发动机(ABM)就使用这种 HTPB 推进剂。     

叠氮增塑剂与粘合剂的相容性

叠氮增塑剂由于有正的生成热、密度高、成气性好,可作为复合固体推进剂的含能增塑剂,与缩水甘油叠氮基聚合物(GAP)一样,加入推进剂中可以组成叠氮复合固体推进剂。本文对聚(叠氮环氧丙烷)二硝酸酯(AZP-2)和端叠氮基聚(叠氮环氧丙烷)(AZP-3)与多种粘合剂做了相客性研究。在80℃下的热失重试验结果表明,含叠氮基(-N_3)的增塑剂对含烯键合剂和含氰基粘合剂化学不相容;粘合剂中的羧基对叠氮基分解有催化作用。这些结果为叠氮推进剂配方设计和研制提供了重要依据。     

固体推进剂领域专利概况分析

<正>固体推进剂是固体火箭发动机的动力源用材料,特别是端羟基聚丁二稀(HTPB)、高能硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的出现,使固体推进剂更加广泛应用于战术、战略导弹和航天运载领域中,固体推进剂的性能也直接影响导弹武器的作战效能和生存能力。目前,各国都在针对战略、战术武器系统生存环境要求的提高,积极探索、开发以高能量密度材料合成及应用为主体的新型高性能推进剂,同时,也积极追求固体推进剂的低特征     

理想的固体推进剂粘合剂的分子结构

对可用于现代固体火箭推进剂的10种粘合剂体系,按其加填料和不加填料两种情况,进行了研究,并根据火箭发动机在空间转移、发射飞行器/弹道导弹和空—空导弹三方面的应用,针对推进剂力学性能和流变性能的要求,比较了这10种粘合剂系统的适用性;并证明了它们的分子结构是怎样影响最终推进剂性质的。     

端羧基聚丁二烯推进剂的老化特性(第一部分:老化与交联特性)

本文研究了固化剂和防老剂对 CTPB 推进剂加速老化的影响。如果使用的固化剂在羧基当量以上,那么推进剂中过量的固化剂就起着填料的键合剂的作用,但其反应速度远远慢于粘合剂的固化速度。苯二胺类化合物(CTPB 粘合剂的稳定剂)不仅降低交联速度,而且也降低交联密度。推进剂中的少量水分,按一级反应使填料与粘合剂间的交联断裂,进而使聚合物解聚。CTPB 推进剂的交联密度约为1×10~(-3)克分子/(厘米)~3,比粘合剂的交联密度高一个数量级。     

HTPB聚合物特性对推进剂性能的影响

引言端羟基聚丁二烯(HTPB)聚合物作为固体火箭推进剂的优良粘合剂材料已引起人们很大关注。Law[1];Oberth[2]、Layton[3]及其他学者对 HTPB 聚合物特性和 HTPB 推进剂的物理化学性质进行了广泛的研究。但是,有关 HTPB 聚合物特性对推进剂性能的影响方面的报导很少。特别是复合固体     

NEPE推进剂粘合剂网络结构调节研究

把混合固化剂、扩链剂聚乙二醇200(PEG200)、交联剂三羟甲基丙烷(TMP)、三官能度环氧乙烷四氢呋喃共聚醚(PET)、端异氰酸酯预聚物以及互穿网络的使用作为调整NEPE推进剂粘合剂网络结构的主要措施。采用单向拉伸手段,研究了它们对NEPE推进剂力学性能的影响。结果表明,TMP能提高推进剂的拉伸强度,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与PEG200混合使用能提高推进剂的最大延伸率;三官能度PET能使推进剂的强度和延伸率均有所提高,当粘合剂中三官能度PET的质量分数为50%时,推进剂常温下的拉伸强度和最大延伸率分别比空白样提高了16%和161%;端异氰酸酯预聚物能改善推进剂的力学性能,尤其是对提高最大延伸率有明显作用;将新型聚合物P31引入推进剂粘合剂体系形成互穿网络,推进剂在不同温度下的拉伸强度先增大后减小,延伸率一致增大,当P31的含量占粘合剂体系的5%时,拉伸强度达到最大值。     

使用连续流动法测量高氯酸铵表面积

1、引言为了予测复合固体推进剂的弹道性能,必须要知道推进剂中各组份的粒度或表面积。在塑料型推进剂的制造过程中固体粒子会发生机械破碎,尽管如此,仍发现高氯酸铵的初始表面积与推进剂的弹道性能有关。爆炸物研制公司(ERDE)测量高氯酸铵表面积的作法是采用以空气渗透法为基础的菲希尔(Fisher)筛分机。由于塑料型推进剂中使用的高氯酸铵的比表面积范围通常为1000～9000cm~2/cm~3(0.051～0.46m~2/g),因此,菲希尔法完全能满足这一要求。为了生产较高燃速的推进剂,爆炸物研制公司最近研究的推进剂配方中含有更细的高氯酸铵(9000～10000cm~2/cm~3)。在端羧基聚丁二烯和端羟基聚丁二烯两种橡胶型推进剂中,即     

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。     

侧链含硝基氮杂基团的聚醚粘合剂的性能及应用：新型硝基粘合剂…

对新型的侧链含硝基氮杂基团的富能聚醚粘合剂－端羟基２－甲硝胺基乙基缩水甘油醚均聚醚和端羟基共聚醚的性能进行了研究。结果表明，ＮＰＥ的热稳定性和化学稳定性良好，优于普通碳氢聚醚粘合剂和新型氟碳聚醚粘合剂；其固化后的力学性能好。简要地叙述了以ＮＰＥ－Ｂ为粘合剂的固体火箭推进剂的配方和性能。     

二、推进剂研制

R-45MHTPB的分析报告/李佩珠/1983(1),109～111 本文对引进的大西洋富田公司(ARCO)的R-45M HTPB进行了分析,并与国产丁羟胶作了对比实验,分析结果表明:引进的R-45M HTPB符合ARCO的出厂规格和质量范围。端羟基聚丁二烯推进剂推进剂粘合剂化学分析     

硝胺/丁羟复合推进剂的固化机理的研究(第二部分)

这篇报告是为了改进硝胺系复合推进剂的工艺性能和力学性能而进行的几个实验之一,得到了如下结果。(1)将三乙醇胺(TEA)加到硝胺系复合推进剂中,其工艺性能下降而力学性能却明显得到改进。(2)端马来酐化聚丁二烯(MPB)可以明显改进硝胺系复合推进剂和过氯酸铵系复合推进剂的工艺性能。(3)通过向硝胺系复合推进剂添加MPB和TEA,可以使工艺性能和力学性能均得到改进。(4)通过向粘合剂组分中添加TEA来改进粘合剂力学性能。(5)将TEA添加到粘合剂组分中,可明显改进RDX系复合推进剂的力学性能,但对AP系、GB(玻璃珠)系则几乎没有改进。     

低燃速的端羧基聚丁二烯丙烯腈(CTBN)推进剂

对端羧基聚丁二烯丙烯睛(CTBN)液体共聚物为粘合剂的极低燃速的复合固定推进剂进行了论证。本计划的目的是,研制一种用于燃气发生器的(StarterCartridge)、压力在70公斤/厘米~2(100磅/英寸~2)下,燃速指标为1.78毫米/秒(0.070英寸/秒)的推进剂。选择了双环氧交链系统的低丙烯睛 CTBN 粘合剂,因为它的老化性能和工艺性能较之一般的粘合剂材料优越。在改进的 MK6气体发生器装置中,用浇注单孔圆柱形的、端面包复和外圆柱面包复的推进剂药柱进行弹道性能评定。用50%双级配的过氯酸胺、30%CTBN 粘合剂和20%装填密度高的硝基胍组成的推进剂配方成功地满足了设计要求,在要求的压力与温度25℃(77°F)下,达到了1.70毫米/秒(0.067英寸/秒)的燃速指标。当压力在35公斤/厘米~2(500磅/英寸~2)到70公斤/厘米~2(1000磅/英寸~2)范围内,温度在-54℃和74℃之间时,所测得的温度敏感系数π=0.36%/℃(0.20%/°F)。通过初步的力学性能和物理性能试验表明,此种类型的药柱设计在工作条件下,是合格的。因此,这种推进剂用于各种低燃速的场合似乎是有吸引力的。     

聚氧化乙烯粘合剂推进剂力学性能研究

对聚氧化乙烯(PEO)为粘合剂硝酸酯增塑的高能推进剂配方力学性能进行了研究。研究了键合剂BS、交联剂JC、固化剂、粘合剂分子量和官能度等因素对推进剂力学性能的影响。结果表明,PEO粘合剂推进剂具有较好的力学性能,达到了20℃时σm≥0．7MPa,-40～70℃时εm≥70％。因此,PEO可用作硝酸酯增塑推进剂的粘合剂。     

侧链含硝基氮杂基团的聚醚粘合剂的性能及应用──新型硝基粘合剂研究Ⅲ

对新型的侧链含硝基氨杂基因的富能聚醚粘合剂──端羟基２─甲硝胺基乙基缩水甘油醚均聚醚（ＮＰＥ—Ａ）和端羟基共聚醚（ＮＰＥ—Ｂ）的性能进行了研究。结果表明，ＮＰＥ的热稳定性和化学稳定性良好，优于普通碳氢聚醚粘合剂（ＨＣＰＥ）和新型氟碳聚醚粘合剂（ＦＣＰＥ）；其固化后的力学性能良好。简要地叙述了以ＮＰＥ—Ｂ为粘合剂的固体火箭推进剂的配方和性能。     

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。     

复合推进剂粘合剂的发展历史

十九世纪前大约600年间,黑火药是用于固体火箭的唯一推进剂。第二次世界大战前夕发生了较重要的技术突破,当时 Von Karmau 博士及其同事应用一种有机材料,与无机氧化剂一起,做成推进剂,用于飞机的喷气助飞火箭上。战后,开始了充分的研究工作,使用多种聚合材料,以开创新的能量更高的推进剂。现代固体推进剂枝术开始于50年代中期,那时,专为火箭工业而制备的粘合剂引起了高能推进剂体系的产生。本文叙述沥青粘合剂的使用,以及现代复合粘合剂的使用,这些粘合剂目前已广泛用于当代固体火箭发动机。     

固体推进剂粘合剂HTPE研究及其分子设计思想概述

为探究固体推进剂粘合剂分子改性的发展需求和发展思路,总结了国外HTPE固体推进剂粘合剂的研究应用状况,分析了这种粘合剂所处的高分子化学发展环境及所涉及的一些前沿问题,重点评述了HTPE粘合剂推进剂适应高压强工作环境、满足钝感要求的应用特点和所采用的嵌段共聚分子设计技术的研究意义,以此提出固体推进剂粘合剂的一种发展途径.在总结HTPE粘合剂发展思路的同时,为了进一步说明这种嵌段改性发展思路的可行性,也佐证了国外在其他粘合剂分子改性的努力,如HTPB、GAP等.     

含能粘合剂研究的新进展

新型含能粘合剂的研发对提高固体火箭推进剂的能量及性能有着重要的作用。本文根据国内外近年来在新型含能粘合剂研究方面取得的新进展,按照聚合物侧链所含取代基的不同,分别介绍了叠氮基聚醚粘合剂、硝酸酯粘合剂及其他几种含能粘合剂,对这些粘合剂的应用及性能进行了综合比较与讨论,最后展望了含能粘合剂技术的发展趋势,认为GAP、PGN等粘合剂将是21世纪初高能推进剂、低特征信号推进剂使用的主要品种。     

从聚硫到丁羧—固体推进剂粘合剂化学的主要变化

从1945年到1949年,液体聚硫粘合剂的复合同体推进剂,由于它在硫化前易于加工,在硫化后具有良好的机械性能和粘合强度,因而达到了可以扩大生产的工艺水平。这些发展导致了浇注——壳体粘结方法,在五十年代成功的用在一些火箭发动机上。到1954年,开始合成含有可固化官能团的液体聚丁二烯粘合剂。聚丁二烯最终取代聚硫粘合剂,有如下几个原因:较高的比冲、优良的老化性能及较好的高、低温机械性能。本文评述了这些配方的发展历史,并介绍了从乙基缩甲醛、丁基缩甲醛、丁醚聚硫到聚丁二烯丙烯酸(PBAA)、聚丁二烯丙烯腈(PBAN)和端羧聚丁二烯(CTPB)的变革原因。给出了典型配方实例、性能及其存在的问题。