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。     

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。     

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。     

含3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的改性双基推进剂

研究了3,4 二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)逐渐取代硝胺改性双基推进剂中的RDX对推进剂能量、燃烧性能和机械感度的影响。结果表明:用DNTF逐渐取代硝胺改性双基推进剂中的RDX,推进剂的理论比冲、特征速度、火焰温度和产物平均相对分子质量均增加;推进剂撞击感度增大,摩擦感度降低。DNTF代替具有平台燃烧特性的改性双基推进剂中的RDX后,推进剂仍可获得较低的压强指数。     

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。     

包覆快燃物的特性及其对推进剂燃烧性能影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、衰减全反射-傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)、光电子能谱(XPS)、机械感度测定装置等分析和测试手段研究了快燃物ACP(一种以二价铜胺络离子为阳离子的高氯酸盐)包覆后的特性。SEM,ATR-FTIR,XPS分析结果表明:聚氨酯(PU)包覆后的ACP表面有清晰的包覆层,表面裂纹减少,规整度提高,包覆度的大小可以通过调节PU含量来进行有效控制。机械感度实验表明包覆后ACP的特性落高H50为63.1 cm,比包覆前提高了22.4 cm;摩擦感度由包覆前的48%降为28%。将未包覆ACP和同等含量、包覆度为61.8%的ACP分别应用于改性双基推进剂中进行了燃烧性能的比较,发现包覆ACP改善了推进剂的燃烧性能,使其在11~20.5 MPa范围内的燃速压强指数降低约0.3。     

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     

改性双基推进剂燃速温度敏感度的讨论

本文评述和讨论了改性双基推进剂的燃速温度敏感度问题.双基推进剂中引入硝胺炸药和细粒度高氯酸铵,能显著降低推进剂的燃速温度敏感度.这是因为它们本身具有较高的热稳定性,同时对推进剂基体的物理结构和化学动力学特性产生了影响.凝聚相的作用是主要的,气相的作用是次要的.     

镁/硝酸钠富燃料推进剂燃烧性能

研究了压强、镁粉含量、固体组分粒度以及氟化物等因素对镁/硝酸钠富燃料推进剂的燃速影响。研究结果表明,镁/硝酸钠富燃料推进剂的燃速随着压强增大而增大,压强增大到一定程度后,燃速下降;燃速随着镁粉粒度的减小而增加;增大硝酸钠颗粒度,燃速降低,燃烧波动性增加;当镁粉含量达到70%时,推进剂的燃速出现最大值。添加氟化物的推进剂燃速值有所降低,随压强变化燃烧规律也发生了改变。     

新型高燃速推进剂的催化燃烧性能

研究了有机酸铅盐、有机酸铜盐、铜铬氧化物、铁化合物不同组合作为催化剂对新型复合改性双基高燃速推进剂燃烧性能的影响。发现新型的铅铁络合物与铜铬氧化物组合是一种高效的催化剂组合。在配方中添加3%的组合催化剂,可使该新型高燃速推进剂燃速(9.81 MPa)从48.78 mm/s(空白配方燃速)提高到56.66 mm/s,9.81~19.62 MPa区间内的压力指数从0.676下降到0.576。用差热分析研究了铅铁络合物和铜铬氧化物及其复合对双基粘结体系(NC NG TEGDN)和AP热分解的影响,结果表明,复合催化剂可使双基粘结体系分解峰温提前4.94℃,使AP高温分解峰温提前119.08℃,放热量从144.97 J/g增大到1 180 J/g。     

硝胺推进剂弹道调节剂的研究方向

硝胺推进剂是固体推进剂高能化和无烟化的重要途径之一，但所有硝胺推进剂均存在弹道性能难以调节的问题。本文在对近几年硝胺热分解和燃料性能研究结果进行综合分析的基础上，分析了这类推进剂弹道性能差的本质原因，并进一步提出了硝胺推进剂弹道调节剂研究的可能方向和技术途径。     

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。     

含高氮化合物BTATz的CMDB推进剂特性

以新型高氮化合物3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz)取代RDX制得了BTATz-CMDB推进剂试样,获得了燃速结果,并利用TG-DTG,PDSC,单幅照相、燃烧波温度分布和熄火表面形貌及元素含量测试技术对推进剂的热分解特性及燃烧特性进行了系统研究。结果发现,BTATz的氧平衡值较低,用其取代双基推进剂中的NC和NG后,推进剂的各能量特性参量出现不同程度的降低,因此,BTATz在推进剂中的含量不宜太高。BTATz-CMDB推进剂适用于常规无溶剂成型工艺进行制造;BTATz在燃速提升方面具有突出潜力,尤其在对推进剂主放热反应催化加速的催化体系(邻苯二甲酸铅、己二酸铜和炭黑的混合物)作用下,燃速提升效果更加明显;BTATz-CMDB推进剂燃烧时的火焰符合双基系推进剂火焰的一般特征,但由于BTATz不存在类似RDX那样的熔融过程,该类推进剂燃烧产生了发散火焰束,燃烧表面由熔融状变为疏松珊瑚状,火焰强度增强;随着压强升高,燃烧表面产生发散火焰束的活性点增多,暗区迅速变薄,增加了火焰区向燃烧表面的热反馈,加速了燃烧反应;催化体系对推进剂燃烧反应的气相区影响不大,它加强了凝聚相及表面附近的放热反应,改变了推进剂燃烧表面的结构,在推进剂燃烧过程中,催化剂(新生态)在推进剂的燃烧表面富集,催化了推进剂的分解和燃烧,促进了推进剂燃速的提高。     

关于复合改性双基推进剂燃速特性和燃烧机理的述评

本文对AP-CMDB和HMX-CMDB推进剂的燃速特性和燃烧机理进行全面的述评.虽然同属复合改性双基推进剂、且表面结构皆高度非均相,但气相燃烧波结构和燃烧机理及燃速特性都有很大差别.AP-CMDB推进剂燃烧的久保田模型已趋定型,而HMX-CMDB推进剂燃烧的久保田模型则在近年内已有了很大的改进.     

HTPB固化交联体系在降低其推进剂燃速中的重要作用

本文研究了HTPB固化交联体系对其推进剂燃速的影响。实验发现,在固化交联体系中含MAPO的推进剂燃速要比用已三醇交联的推进剂燃速高18.4％。应用热分析、中止燃烧、电子扫描显微镜等实验方法,对其作用机理作了分析说明。     

NEPE推进剂的高压燃烧特性研究

应用高压燃速测试、微热电偶测温及燃烧火焰单幅摄影等技术,研究了NEPE推进剂的高压燃烧特性与燃烧机理。实验结果表明:NEPE推进剂高压压强指数出现拐点;且随压强以及AP含量升高,燃烧波由硝胺-CMDB向AP-CMDB推进剂转变。分析认为硝酸酯基的含量及AP单元推进剂的扩散火焰是控制NEPE推进剂燃速及压强指数的主要因素。     

高氯酸铵/硝胺推进剂燃烧模拟

本文提出了一个高氯酸铵/硝胺推进剂的复合火焰燃烧模型,该模型不仅适合于任一配比的高氯酸铵/硝胺推进剂,而且也适合于高氯酸铵基推进剂和硝胺基推进剂的燃烧模拟.计算结果和文献值、实验值吻合较好.结果表明,该模型能正确地预测许多因素对推进剂燃烧速率的影响.