推进剂装药混合过程安全性研究

对推进剂混合过程安全性进行了研究。以立式捏合机混合为实例,分析了扭矩变化规律,得到了混合过程扭矩变化最大值峰出现在固体料加完的工步,也是危险性较大的工步;发现了混合机加料过程扭矩随固体含量增加为二次曲线函数,拐点为固体含量85%,超过此值扭矩值变化增长迅速,提出高固体含量配方加料模式;验证了抽真空工艺、固化剂加入前后粘合体系交联反应对扭矩的影响;采用经验公式拟合出扭矩与混合量呈三次曲线函数关系、与转速呈线性关系来预示需控制扭矩值;以求安全、保质量为最佳混合工艺指导推进剂生产。     

固体推进剂混合装备研究现状与发展

固体推进剂由粘度很高的粘合剂与各种添加成分混合而成,混合过程中物料内部产生巨大的粘阻力,且物料主要组分都属于含能材料,混合装备在混合原理、混合过程安全性以及性价比等方面均有较高要求。根据固体推进剂混合装备的结构和功能的不同,介绍了以立式混合机为代表的有桨批产式设备,以双螺杆混合机、蠕动混合机和多腔混合机为代表的有桨连续混合装备,以可一体化原位混合装药的声共振混合机为代表的无桨式混合装备。并结合CFD在化工领域搅拌釜的仿真模拟技术和法国Herakles公司开展的大型立式混合机混合复合固体推进剂的仿真分析,指出仿真技术是推动混合工艺装备技术发展的动力。最后,指出自动化立式混合机、双螺杆混合机及声共振混合机等代表了固体推进剂制造业先进混合装备的发展方向,相关技术的快速发展是实现固体推进剂智能制造的基础。     

药浆燃速,药条燃速,发动机燃速应用及其特点

介绍了药浆燃速，药条燃速（也称静态燃速）发动机燃速及它们之间的关系，药浆燃速的测试方法及试样制作。药浆燃速的测试是在推进剂装药之前，若能应用于预示，它将防止装入不符合设计指标要求的推进剂，从而保证装药质量，根据实验结果发现，目前的药浆燃速测试结果能反映因配方改变而导致的燃速差别，药浆燃速与药条燃速，实验发动机燃速有较好的定量关系。     

连续混合设备

固体复合推进剂连续混合工艺研究已有较长的历史了。美国在60年代初就开始使用连续混合设备。锡奥科尔公司的螺杆连续混合机产量544kg/h,曾用于“潘兴”导弹发动机装药;航空喷气公司的螺杆连续混合机产量1800kg/h,用于“北极星”导弹发动机及φ6.6米助推器装药。洛克达因公司研制出一种用正已烷作载体的液相载体连续混合器,产量2270kg/h;海军推进剂工厂研制出另一种气相载体连续混合器,中试产量     

一种表征固体推进剂药浆浇注过程中流动性能的新方法

采用了一种直观、快速测试下料速度、堆积高度、流平速度的新方法来表征混合后复合固体推进剂药浆流动性能。药浆下料速度测试采用在实验室模拟浇注工艺,在工艺压强0.1 MPa、温度50℃下,对下料嘴直径与花板孔径相同的粘度杯加压的方式进行测试。结果表明,下料速度测试结果与传统的粘度测试方法-旋转粘度计法的测试结果具有很好的一致性,二者关系符合幂律函数,相关系数R=0.997。堆积高度和流平速度采用视频采集的方式进行测试,即用高速相机拍摄间隔5 s的药浆下料后堆积、流平的图像,并用专用测试程序对图像进行处理,从而计算出药浆间隔0.5 min的流平速度和堆积高度。二者测试结果相对标准偏差RSD均小于5%。该新方法与旋转粘度计法比较,可快捷、直观地表征药浆流动性能,更适合于现场质量监控。     

推进剂预固化技术与药间粘结

单室多级推力同心药固体发动机是未来导弹需要的动力源,但是粘结层燃烧特性与被粘结的某种推进剂有差异时,会造成内弹道异常。采用推进剂“预固化”技术是同心药柱装药工艺的有效途径,该技术利用推进剂预固化余留的部分宫能团与第二次浇注的合同固化体系药浆交联成网络,解决两种推进剂间界面粘结的问题。文中探索出的技术途径,不需要增加设备,操作简单,通用性强,可用于同类型复杂的药型装药。     

复合固体推进剂增材制造技术研究进展

将具有颠覆性的增材制造技术(3D打印技术)应用于复合固体推进剂领域,相比于传统设计和生产工艺,增材制造技术不受装药芯模限制,可设计生产出药型结构复杂、推力可变的药柱,能够大幅缩短工艺周期,提高生产效率和安全性,并有望实现一体化打印成型。综述了国内外增材制造用复合固体推进剂配方设计及药柱性能、增材制造工艺、增材制造系统方面的研究进展。由于复合固体推进剂药浆的粘性和含能特点,目前大部分研究聚焦在材料挤出成型工艺改进及其相应的复合固体推进剂配方调试、打印药柱的性能提升方面。亟需解决大型复杂药柱配方设计、固化时间长、药柱易变形等一系列问题,以实现复合固体推进剂增材制造工程化应用。     

火箭推进系统爆炸碎片的危害及有关参数的确定

前言装药飞行器(固、液火箭和导弹)及其有关系统(推进剂贮存仓库)如果发生偶然的爆炸、爆燃或爆轰,除了产生冲击波外,还会产生大小不等、速度不一的高速碎片。这些碎片不仅会引起邻近装药飞行器、推进剂贮箱等可爆物的连锁反应,也会直接破坏周围的房屋建筑、试验台或靶场发射台,同时危及在场工作人员的安全。假若能计算出爆炸碎片的一些有关特性     

高能含硼贫氧推进剂工艺性能改善研究

通过对无定形硼粉进行表面包覆、团聚造粒及添加工艺助剂,改善了含硼贫氧推进剂工艺性能,采用落球粘度计对药浆粘度进行对比测试,从中选择最优方法,以改善含硼贫氧推进剂药浆工艺性能.     

用 X—射线荧光分析法予测航天飞机固体火箭发动机性能

X—射线荧光分析法已经试用于航天飞机用的四发固体火箭发动机的许多锅推进剂药浆的分析。在推进剂混合过程中,记录了每一锅药浆的 X—射线氯读数(过氯酸铵)和铁读数(氧化铁),并用这些读数来予测药浆验收、药浆声发射法和药条声发射法燃速。予测的燃速值全部满足控制极限范围,和实际燃速值相比,绝大多数都在实验误差范围内。X—射线分析法只需用现行分析方法所需用时间的1/3,因而它可以满足药浆浇铸的时间要求。     

含硼富燃固体推进剂药浆粘度调节

介绍了硼、ＡＰ包覆硼和ＨＴＰＢ胶混合过程中粘度随时间变化情况；讨论了镁粉、键合剂对含硼富燃固体推剂药浆粘度的影响。进行了一系列的试验处理，降低了含硼富燃固体推进剂药浆粘度，使含硼富燃固体推进剂浇注工艺获得成功。     

固体发动机捆绑式加压成型装药工艺研究

对固体发动机1次6发捆绑式真空浇注加压成型的装药工艺技术进行了研究。采用药浆流过封闭连续流场,以增加压差,推动药浆流动,克服流场阻力等技术,设计出分离气路、药浆物料流路的新型浇注系统,用于122 mm发动机装药批量生产。经发动机药柱整形、药面表观检查和地面热试车抽试考核表明,采用该装药工艺成型的发动机性能质量良好。     

三氢化铝的氧化石墨稀包覆降感技术

采用原位自组装法和溶剂-反溶剂法两种不同的工艺,选用不同C/O质量比的氧化石墨烯(GO),对α-AlH_3进行了包覆。包覆样品的X射线衍射和傅里叶红外光谱结构表征表明,包覆前后α-AlH_3的晶型保持不变。采用机械撞击感度测试和扫描电镜,研究了包覆工艺对样品降感效果的影响关系。通过比较发现,溶剂-反溶剂法工艺制备的样品机械撞击感度要比原位自组装法的低。在所选GO中,以GO-3为包覆剂,采用溶剂-反溶剂法工艺制备得到的含AlH_3推进剂药浆的机械撞击感度最低,药浆50%爆炸的临界撞击能由7.3 J提高到11.7 J。     

碳硼烷衍生物在高燃速丁羟固体推进剂中的应用研究

针对高燃速推进剂的发展需求,筛选出一种成本较低的二茂铁型碳硼烷衍生物TPT-01,研究了其作为燃速催化剂对高燃速丁羟(HTPB)固体推进剂工艺性能、燃烧性能、安全性能的影响及迁移性情况。结果表明,添加6%TPT-01的HTPB推进剂药浆粘度较低,工艺性能良好;HTPB推进剂药浆及成品药安全性能良好;HTPB推进剂6.86 MPa下燃速由24.2 mm/s提高至49.6 mm/s, 6.86～15 MPa的静态燃速压强指数为0.330;此外,TPT-01在HTPB推进剂中的迁移性低于辛基二茂铁,有利于HTPB推进剂的燃烧稳定性和界面粘接性能;相较于辛基二茂铁和正己基碳硼烷NHC物理掺混使用,TPT-01是一种效果更好的燃速催化剂。     

推进剂功能组分作用研究(Ⅳ)--工艺/力学性能

在丁羟/铝粉/高氯酸铵组成的三组元推进剂体系中,通过药浆流变性测试、动态力学分析（DMA）、单向拉伸性能、凝胶分数和相对交联密度的测定,研究了一些功能组分如氮丙啶类化合物MAPO、醇胺络合物TEA·BF3、胺类化合物H对推进剂工艺性能和力学性能的影响.结果表明,MAPO可以降低药浆屈服值和表观粘度,改善工艺性能,显著增加最大抗拉强度,但对最大伸长率无影响;TEA·BF3大幅度增加药浆屈服值,使工艺性能变差,一定程度上提高最大抗拉强度和发挥熵弹性而增加最大伸长率,H可以显著改善推进剂工艺性能和增加最大伸长率.文中还对功能组分在推进剂中的作用机理进行了分析探讨.     

固体推进剂装药枪击试验数值模拟与试验

固体推进剂的枪击试验是评价固体推进剂及装药在受到枪击的情况下,是否发生燃烧、爆炸及爆轰等剧烈反应的重要试验方法。采用LS-Dyna有限元仿真软件研究了枪击试验推进剂的反应过程,并采用12.7 mm枪击试验验证了LS-Dyna的计算结果。结果表明,以点火增长模型、Johnson-Cook本构模型和Gruneisen状态方程分别赋予推进剂、子弹及推进剂壳体,计算结果表明,推进剂发生明显的燃烧反应,且推进剂燃烧在壳体内部产生的压力显著增大。采用12.7 mm枪击试验验证的试验结果表明,推进剂装药在12.7 mm子弹以约850 m/s速度撞击下,推进剂发生燃烧,此结果与模拟结果相一致。     

含DAATO_(3.5)的CMDB推进剂的制备及性能研究

为考察N-氧化3’3-偶氮双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAATO_(3.5))在CMDB推进剂制备工艺中的适用性,采用无溶剂压伸工艺和於浆浇铸工艺对DAATO_(3.5)的工艺适用性进行了考察,制备了相应的CMDB推进剂样品。采用燃速试验、爆热试验、撞击感度试验、静电火花感度试验、爆发点试验、甲基紫试验、真空安定性试验等方法对含DAATO_(3.5)的CMDB推进剂的燃烧性能、能量性能、安全性能进行了系统研究。制备工艺试验表明,DAATO_(3.5)可安全的适用于无溶剂压伸工艺和於浆浇注工艺进行制备。性能测试结果表明,用DAATO_(3.5)取代原配方中的RDX(HMX),可明显提高推进剂的燃速,并保持燃速压强指数基本不变;随着配方中DAATO_(3.5)含量的增加,推进剂的爆热出现一定程度的降低;推进剂的撞击感度、静电火花感度及爆发点、甲基紫试验、真空安定性等热感度均出现一定程度的升高。     

固体发动机径向同心双层装药工艺技术

在单室双推力固体发动机的各种方案中,同心双层装药对推进剂配方及装药工艺来说是难度最大的一种。本文介绍了在国内现有工艺基础上,采用推进剂预固化的两次浇注技术,成功地完成了小开口翼栏型发动机径向同心双层药柱的快、慢两种燃速配方的装药工艺.研究了尾部开口φ290mm发动机,从原材料进厂验收到制成推进剂,从壳体进厂到发动机总装测试出厂,全过程工艺技术。     

预测AP/HTPB推进剂药浆粘度的经验模型

高固体含量推进剂药浆粘度的理论处理很困难,本文提出了预测AP/HTPB推进剂药浆粘度的经验模型,把药浆粘度跟体积分数C_1关联起来,得到如下方程:logηr=ao+∑a_iC_i+∑b_iC_i~2+Σc_iC_i~3再采用回归分析,求解出每个回归系数。借助该模型,可预测单级配、多级配AP/HTPB推进剂药浆粘度。使用布氏粘度计测定药浆粘度。同时研究了药浆粘度与固体含量、AP粒度比和混合比的关系。     

提高含硼富燃料推进剂在氧弹内燃烧效率的研究

为了解决含硼富燃料推进剂在氧弹内燃烧效率低、实验测试值不能正确表征实际燃烧热值的问题,研究了含硼富燃料推进剂燃烧热值测试过程中试样质量和充氧压强对测试结果的影响,在氧弹安全承载范围内,试样质量越大、充氧压强越大,含硼富燃料推进剂燃烧越完全。使用有机溶剂溶解后挥发的混合方式,将作为助燃剂的自制ZS与加工成20目含硼富燃料推进剂实现紧密结合,经过一系列工艺处理制得试样。根据含硼富燃料推进剂在氧弹内的燃烧特点设计加工了专用钨坩埚,使用改进型氧弹式量热仪对试样进行热值测试。实验结果表明,助燃法测试含硼富燃料推进剂的燃烧热值较为有效,解决了含硼富燃料推进剂在氧弹内燃烧不完全以及测试值不能正确表征理论燃烧热值的问题,具有较高的准确性和可靠性。