防护涂层用聚氨酯基体树脂研究(Ⅰ)——预聚反应动力学及材料性能

用在线红外研究了端羟基聚丁二烯-丙烯腈多元醇(HTBN)与甲苯二异氰酸酯(TDI)反应生成端异氰酸酯基丁腈羟预聚体(ITBN)的动力学过程,并考察了预聚体物性以及固化后涂层的力学性能,该预聚体可作为固体火箭隔热涂层的一种新型基体树脂。研究表明,不同反应温度会影响预聚反应所形成的氨基甲酸酯中羰基的氢键化程度,低于80℃时,氢键氨基甲酸酯和不完善氢键氨基甲酸酯基团会随温度升高而增加;采用数理统计方法筛选出的Hyperbolic函数,可拟合实验数据,并可用来对比不同温度时的反应动力学特性,70～80℃是进行HTBN/TDI预聚反应的最适宜温度条件;通过该预聚体制备的涂层基体具有良好的工艺和力学性能。     

端羟基聚丁二烯的羟基类型分布

简要介绍了有关端羟基聚丁二烯（ＨＴＰＢ）羟基类型，羟基类型分布以及各类羟基的反应活性的研究现状。研究认为ＨＴＰＢ中含有顺式－烯丙羟基（Ａｃ），反式一烯丙羟基（Ａｔ）及α－乙烯基羟基（Ｖ）三种类型端羟基，这三种羟基的相对含量通常为１５／５０／３５，与异氰酸酯的反应活性顺序为Ａｃ〉Ａｔ〉Ｖ。此外，ＨＴＰＢ中还可能存在微量环氧基，醛基，羧基等非羟基官能团。     

端羟基聚了二烯的羟基类型分布

简要介绍了有关端羟基聚丁二烯（ＨＴＰＢ）羟基类型、羟基类型分布以及各类羟基的反应活性的研究现状。研究认为ＨＴＰＢ中含有顺式—烯丙羟基（Ａｃ）、反式—烯丙羟基（Ａｔ）及α—乙烯基羟基（Ｖ）三种类型端羟基，这三种羟基的相对含量通常为１５／５０／３５，与异氰酸酯的反应活性顺序为Ａｃ＞Ａｔ＞Ｖ。此外，ＨＴＰＢ中还可能存在微量环氧基、醛基、羧基等非羟基官能团。     

国外含能材料研究的新进展

介绍当前国外含能材料及固体推进剂研究的一些新进展。支化的缩水甘油叠氮聚醚（Ｂ－ＧＡＰ），含能热塑性弹性体及硝酸酯乙基硝胺类化合物（ＮＥＮＡ）的研究正受到关注。卡托辛和巴得辛之类二茂铁衍生物是固体推进剂的高效燃速催化剂，氢化端羟基聚戊二烯能改善推进剂的储存性能，热稳定性和易损性。     

防护涂层聚氨酯基体树脂研究(Ⅱ)——多元醇结构及材料微相分离

利用1H NMR和13C NMR研究了HTBN多元醇的端羟基类型、构造异构体与构型异构体的组成,以及HTBN嵌段结构组成比例和共聚物序列结构;同时,利用DSC和DMA分析了固化预聚体涂层的微相分离结构,考察了微相分离结构与材料宏观力学性能的关系。研究表明,含有丙烯腈(AN)链段是HTBN和ITBN预聚体粘度较高。以及固化预聚体高强度、高粘接性的主要原因;HTBN中含有半数以上与trans-1,4-BD结构相联的高反应活性羟基,使得室温下预聚反应就可发生;HTBN中AN具有强极性且易形成氢键,增加了软硬段间的相容性,使相分离程度明显减小,且HTBN链段松弛转变活化能低、松弛转变时间短,使其制备的防护涂层具有优良的低温力学性能。     

粉料粒度对Al／TiC热爆反应合成规律的影响

用热爆反应合成法研究了Ａｌ／ＴｉＣ复合体系中粉料粒度对ＴｉＣ热爆反应合成规律的影响．结果表明：粉料粒度对反应的起始温度Ｔｉｇ没有影响，但对反应温度和反应时间有一定的影响。另外，通过ＳＥＭ观察了反应合成ＴｉＣ的组织和形貌及粉料粒度对它的影响。试验表明：粉料的粒度对反应合成ＴｉＣ的大小、形貌没有影响。合成的ＴｉＣ具有亚微米尺寸（约为０．３μｍ），且表面光滑干净，大部分呈圆整的球状。     

研究推进剂凝聚相反应宏观动力学的爆燃延迟法

介绍了一种用爆燃延延期测定仪研究推进剂凝聚相高速分解反应动力学的方法。通过对硝化棉、双基和催化基推进剂，以及ＲＤＸ等试样爆燃延迟期的测定，得出了爆燃延迟期与反应宏观动力学参数反应速度常数、活化能、频率因子以及燃速等之间的关系。该方法快速、简便、有效，且在充压条件下进行，更接近于推进剂实际燃烧过程。     

？ET／N100粘合剂体系固化过程的DSC研究

采用高压DSC方法，研究了PET／N100粘合剂体系的固化过程，获得了该体系的动力学参数及反应机理函数，并比较了不同添加物对体系动力学参数的影响。结果表明，PET／N100固化体系的反应机理函数符合g（a）=-In（1-a）；为一级反应；固化反应机理函数不受各种添加物的影响，动力学参数受这些添加物的影响而发生变化。     

带挠性附件的航天器系统动力学特性研究

本文研究了带挠性附件的航天器系统动力学特性。带挠性附件的航天器系统建模为刚性主体带挠性附件（挠性附件的末端带有刚性质量），根据拟坐标下的Ｌａｇｒａｎｇｅ定理建立了主刚体姿态运动与挠性附件振动相互耦合的动力学状态方程。针对一类带挠性附件的航天器系统编制了有关计算软件，利用该软件以ＳＣＯＬＥ模型（ＳＣＯＬＥ是ＳｐａｃｅｃｒａｆｔＣｏｎｔｒｏｌＬａｂｏｒａｔｏ－ｒｙＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ的缩写，其系统构形可参见文献［２］［３］）为例进行动力学分析，我们得到了与ＮＡＳＡ有关报告几乎完全一样的结果。本项研究为一类带挠性附件的航天器控制系统设计提供了一种合适的动力学理论模型。     

固体发动机用隔热涂料增强改性研究

为了提高固体发动机用隔热涂料的强度,在对隔热涂料特性分析的基础上,分别采用3,3-二氯-4,4-二胺基二苯基甲烷(MOCA)与端异氰酸酯基聚丁二烯(ITPB)预聚和环氧树脂与ITPB预聚2种方法对原有涂料进行了增强改性,并分析了溶剂对涂料强度的影响。结果表明,隔热涂料的固化反应主要是ITPB的异氰酸酯基与MOCA的氨基发生一级反应形成线性高分子,高分子中的硬段和软段在固化过程发生相分离现象使涂料具有良好的韧性和一定的强度。采用2种预聚方法均能提高隔热涂料的强度,同时,适当增加二甲苯含量也有利于提高隔热涂料的强度。     

支化3,3-二叠氮甲基环氧丁烷-四氢呋喃的合成及表征

以3,3-叠氮甲基环氧丁烷-四氢呋喃(PBT)为起始聚醚,三官能度的支化单元为引发剂,在催化剂的作用下,通过亲核加成反应合成一种具有新型支化结构的PBT(B-PBT)。采用FTIR、~1H-NMR、粘度测试、DSC、TG和拉伸测试,对目标产物的结构、粘度特征、热稳定性以及力学性能进行表征。结果表明,所合成的目标产物为具有支化结构的叠氮缩水甘油醚;B-PBT的粘度(15 000 mPa·s/50℃)明显低于PBT(23 828 mPa·s/50℃);引入支化单元后,B-PBT热稳定性仍保持良好,放热达到1481 J/g;产物热分解分为两个阶段,即叠氮基热分解、支化单元以及主链的断裂和小分子的热解;制备的B-PBT弹性体拉伸强度达到5.29 MPa,延伸率达到516.42%,力学性能良好。     

Sugar synthesis from a gas-phase formose reaction

Prebiotic possibilities for the synthesis of interstellar ribose through a protic variant of the formose reaction under gas-phase conditions were studied in the absence of any known catalyst. The ion-molecule reaction products, diose and triose, were sought by mass spectrometry, and relevant masses were observed. Ab initio calculations were used to evaluate protic formose mechanism possibilities. A bilateral theoretical and experimental effort yielded a physical model for glycoaldehyde generation whereby a hydronium cation can mediate formaldehyde dimerization followed by covalent bond formation leading to diose and water. These results advance the possibility that ion-molecule reactions between formaldehyde (CH(2)O) and H(3)O(+) lead to formose reaction products and inform us about potential sugar formation processes in interstellar space.     

铝冰发动机内流场的数值计算

为了使用数值模拟的方法计算铝冰发动机的性能,用颗粒表面反应模型和气相反应模型模拟铝颗粒在铝冰发动机燃烧室中与水蒸气的燃烧过程,用欧拉-拉格朗日方法计算颗粒沿轨迹的参数,分析了数值模拟的结果,并进行了相同尺寸的铝冰发动机实验,把数值模拟结果与实验结果进行了比较。数值计算得到的燃烧室稳态工作压强约为9.38 MPa,与实验结果接近,燃烧室平均温度为2950.65 K,相比热力计算得到的推进剂燃烧温度略低。通过对铝冰发动机的内流场数值计算,得到了与实验相符合的结果,验证了数值计算模型的有效性。     

Antenna radiation effects on the orbits of GPS and INTELSAT satellites

A large number of disturbances add to the main force exerted by Earth's gravitational field and affect the actual orbital trajectory of artificial satellites. They possess antennas with specific purposes, such as telecommunication systems operating at specific ranges of frequencies and radiated power. For instance, the antennas used in the GPS and INTELSAT satellites are quadrifilar helix and parabolic reflectors respectively. The radiation emitted by the antennas produces a radiation reaction force on the satellite making its orbital elements deviate from their expected values. Using a mathematical model for the radiation reaction force caused by the antenna, derived from the electromagnetic theory and the energy-momentum conservation law, the perturbation effects on the orbits of the GPS and INTELSAT satellites were studied. The numerical integrator used to solve the satellite equations of motion is based on the Runge–Kutta method of fourth and fifth orders. The theoretical model of antenna radiation reaction takes into account the satellite mass, antenna radiated power and maximum gain of the antenna.     

预警卫星对导弹预警模型的仿真

通过分析研究，建立了预警卫星系统对战术弹道导弹（TBM）弹道进行预警的一种数学模型，其中包括预警卫星系统信息库的信息模型、用预警卫星探测信息确定TBM坐标的模型、确定TBM发射时刻及发射点坐标的模型、确定关机点及对应的关机点弹道参数模型、计算预警弹道及落点的模型等，同时还对信息库中信息模型的精度、计算发射点价值及发射时刻模型的精度、计算关机点时刻及参数的精度进行了分析，得出了有一定理论意义和工程应用价值的结论。     

卫星定位误差椭球的几何特征研究

在卫星导航定位的误差分析中,准确估计定位误差椭球的几何特征有利于更好的描述定位精度,为估算定位精度参数提供依据。本文研究卫星定位中误差椭球的轴方向、轴长和轴比。通过分析精度衰减(Dilution of Precision, DOP)矩阵的特征向量和特征值,分离其中的三维定位部分和与钟差有关部分,构建了定位误差椭球的理论模型,并给出误差椭球轴方向、轴长和轴比的计算公式。结合GPS星座,在全球范围内选取8个有代表性的地点对该模型开展仿真分析,表明该理论模型可以准确的描述定位误差椭球的几何特征,误差椭球的轴方向、轴长和轴比与模型给出的理论值非常符合。同时,利用8个地点中2个地点附近的IGS测站秒级实测数据进行定位解算,对定位误差椭球进行了分析,结果表明测站误差椭球诸参数的理论值与实测结果基本一致。     

亚燃燃烧室两相反应流场的燃烧模型

简要介绍6种可用于亚燃冲压发动机燃烧室计算模型的原理、特点及发展状况;选用两个有代表性的涡耗散概念模型与局部化学平衡模型的计算结果进行分析对比。定量结果显示,基于动力学反应机制的涡耗散概念模型对燃烧室流场的整体描述较好,基于快速反应的局部化学平衡模型会出现燃烧室火焰面前移现象,对于稳定器后方的流场计算结果,二者是一致的。由于考虑的组分较少,涡耗散概念模型计算的温度峰值要高于化学平衡模型的计算结果。两个模型计算的燃烧室室压、喷管出口总温等总体参数均与试验值接近。     

用于空间探测飞行时间质谱仪的真空系统和取样系统设计

文章介绍了可用于空间探测飞行时间质谱仪的真空系统和取样系统设计,并建立了该TOFMS原理样机的地面试验系统。为适应空间探测和地面试验2种不同工作模式,设计了2套不同的真空系统。根据文章建立的气体样本进样的理论分析模型进行理论分析计算,并通过地面适应性试验测定了质谱室的真空度、空气的Voltage-Amu谱图、Kr样本Voltage-Amu谱图及进样时间。试验结果表明:真空系统和取样系统设计合理,能够满足试验需求;理论分析模型正确,能够用于指导试验。     

用详细化学动力学机理模拟固体推进剂组分燃烧的研究进展

针对未来固体推进剂燃烧模型的发展趋势,综述了近年来国外以详细化学动力学机理为基础建立的固体推进剂燃烧模型,并介绍了相关的理论公式和数值求解方法。模型可计算的燃烧特性参数包括燃速、压强指数、燃速温度系数、物种曲线、温度曲线、表面温度和火焰温度等。目前,模型已涉及到的物质包括硝胺类(RDX,HMX,CL-20,HNF)、叠氮类(GAP,BAMO,AMMO)、硝酸酯类(NG,NC,BTTN,TMETN,DEGDN)和硝酸盐类(ADN,AN)等。模型计算结果表明,预测的燃烧特性值与实验值比较一致,证明该机理可预测先进固体推进剂的燃烧特性和指导配方设计。但目前该类模型的主要局限是凝聚相内化学反应路径和反应速率以及凝聚相初生物种的确定问题。     

原子氧和石墨在近地轨道环境中反应概率的数值估算

本文提出估算近地轨道环境中原子氧对高度规则材料的反应概率的分子动力学模型。该模型通过对所导出的随机微分方程组的数值求解估算出原子氧与材料表面相互作用的经典轨迹系统，并根据所提出的反应性与非反应性碰撞准则估算出相互作用的反应概率。作为算例，本文给出了原子戌石墨材料表面的反应概率数值计算并与航天飞机ＳＴＳ－４６所测出的实际反应概率进行了对比，表明所建立的模型在一定程度上中可靠的。