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。     

高燃速推进剂中苯乙烯残留量对发动机燃速的影响

介绍了Φ１１８ｍｍ标准发动机装药在不同自然存放天数下，其燃速随着自然存放天数增加呈现出上升的规律性。通过数理统计分析确定了存放天数指标，并在批量生产中有效地控制了全尺寸固体发动机燃速性能。     

高燃速推进剂标准物质研究

在高燃速推进剂成熟配方的基础上选择标准物质的候选物,确定了合理的试样尺寸和制作工艺,制备了燃速定值范围在35~60、70~90、100~120 mm/s的3种高燃速标准物质。其均匀性和稳定性经考核合格后,采用多次定值试验确定其特性量值与不确定度。结果表明,高燃速推进剂标准物质可满足不同燃速范围燃速仪检定的需要,可确保测试结果准确可靠。     

高燃速固体推进剂用的新型预聚物

二茂铁、烷基二茂铁及其他一些二茂铁衍生物已被广泛用作复合固体推进剂的燃速催化剂,但是在贮存时这些化合物会有从推进剂内向外迁移的缺点,因而使火箭发动机的弹道性能严重恶化.本文作者合成出一些含有二茂铁基团的新功能预聚物,它们是用有机硅二茂铁衍生物Fc-R-SiH(CH_3)_2(其中R为烷基或苯基)与低分子量端羟基聚了二烯(含20%1、2加成和80%1、4不饱和度)通过氢硅化反应而接技上去的,这些新型预聚物命名为BUTACENES.这些预聚物同固体推进剂中通常用作燃速催化剂的其他一些二茂铁衍生物相比,对提高燃速来说,至少具有同样的效果.工作开始阶段,对相当于丁羟预聚物中C-C双键(1、2顺 1、4和反 1、4结构)的模型化合物与作为二茂铁硅烷的二甲基苯代硅烷进行大量的反应试验,这些反应用氯铂酸六水合物(H_2PtCl_6·6H_2O)的异丙醇溶液进行催化,通过对这些化合物的氢硅化反应动力学研究,证明了1、2双键的活性远远大于1、4双键.这个结论对二甲基苯代硅烷与端羟基聚丁二烯的加成反应来说,也是适用的.而这种加成反应不会影响端羟官能团.此后,合成出许多含Si-H键的有机硅二茂铁衍生物.还研究了各种参数对氢硅化反应速率和产率的影响,包括温度、溶剂性质、催化剂性质和反应条件.反应动力学数据是用红外光谱图进行核对     

纳米NdCoO3对小球粘接高燃速推进剂燃烧性能的影响

采用盐助溶液燃烧法制备了平均粒径为10 nm、分散性良好的钙钛矿型纳米NdCoO3。用DSC考察了不同质量分数的纳米NdCoO3对AP和双基粘接剂热分解的影响,研究了纳米NdCoO3对小球粘接高燃速推进剂燃烧的催化作用。结果表明,随纳米NdCoO3催化剂质量分数的增加,催化效率先增大后减小,在质量分数为3%时催化效率最佳,此时AP高温分解峰温大幅降低,双基粘接剂的分解峰温也得到降低,二者的表观分解热增大。同时,对应的小球粘接高燃速推进剂燃速较高,压强指数较低。     

高燃速HTPB／IPDI推进剂低温力学性能研究（Ⅰ）细AP及工艺助剂PA？…

研究细粒度ＡＰ及工艺助剂ＰＡ含量对丁羟高燃速推进剂低温（－４０℃）力学性能的影响，结果显示：大量细粒度ＡＰ加入高燃速配方中，一方面加剧了单向拉伸过程中填料（主要是细ＡＰ）颗粒附近的应力集中；另一方面降低了填料／粘合剂间的粘结强度，是造成低温力学性能偏低的主要原因。由于工艺助剂ＰＡ极性及刚性，使得它易于富集于填料表面，低温下降低了界面层的柔性，物理作用也极大地束缚了填料附近粘合剂网络的分子运动，因此     

高燃速推进剂燃速控制研究

研究了影响高燃速推进剂燃速的主要因素,分析了配方调试与装药生产之间的相关性,试验了新的发动机点火方法。通过工艺试验,制定和实施了细粒度AP预粉碎及在线粒度监测工艺,确定了推进剂配方预示与生产之间的间隔。新的发动机点火方法成功地应用于某助推器的装药,燃速批次合格率达到100%。顺利保障了地面抽检、高低温地面试验以及独立回路弹和闭合回路弹飞行试验。     

少烟HTPB／RDX／AP／AL推进剂能量性能研究

对少烟HTPB／RDX／AP／AL推进剂能量性能进行了理论计算，通过BSFΦ165和BSFΦ315试验发动机试验，考察了试验发动机类型，工作压力对比冲效率的影响，与高能丁羟推进剂的比冲效率进行了比较。     

低燃速HTPB复合推进剂过载情况下燃烧性能试验研究

利用固体火箭发动机离心试验方法,研究了低燃速(4 mm/s,4 MPa)、高铝粉含量的HTPB复合推进剂在过载情况下的燃烧加速度敏感性。试验分2组进行,第1组试验发动机平均工作压强为4 MPa,第2组为12 MPa,分别在0、5gn、8gn、15gn离心加速度条件下进行试验。通过对试验机理和试验数据分析发现,此类HTPB复合推进剂的燃速对过载加速度非常敏感。在较低加速度情况下,垂直于加速度的燃面处燃速出现了增加;同一压强(4 MPa)下,在0~15gn范围内,燃速与加速度近似呈线性关系。     

MAPO·HAc衍生物对高燃速IPDI丁羟推进剂低温力学性能的影响

合成了一系列MAPO与HAc(乙酸 )比值不同的MH1～ 5,并考察了其对IPDI固化的高燃速丁羟推进剂低温力学性能的影响 ,研究发现MH对推进剂低温力学性能的影响和MAPO与HAc之比有关 ,初步认为MH对IPDI固化的高燃速丁羟推进剂低温力学性能没有明显改善作用。     

未固化AP/Al/HTPB推进剂燃速预示法——DSC法

研究了未固化推进剂的燃速预示方法，用DSC法（差示扫描量热法）研究了多种AP／Al/HTPB推进剂的常压热分解特性。根据BDP燃烧模型，考察了推进剂的燃速与热分解参数的关系，提出了未固化推进剂燃速的预示方法。实验结果表明，用DSC法可较准确地预示未固化推进剂的燃速，并成功预示了某配方的基础燃速。     

含SrCO3低燃速HTPB推进剂燃烧压强温度敏感特性研究

针对含SrCO3低燃速HTPB推进剂的燃烧特性，进行了不同压强或初温条件下的燃速测量、近距单幅摄影及CCD图像采集、SEM-能谱分析、TG—DTG分析等实验研究。结果表明：SrCO3的使用可显著降低推进剂的燃速压强指数和温度敏感系数；压强因素比初温条件对燃烧火焰形貌的影响大；高、常温熄火表面元素皆发生聚集，但在不同温度下熄火，元素的含量及各元素重叠的相对位置发生改变；添加SrCO3会让AP的分解峰向高温方向移动，抑制AP的分解并降低燃速，导致AP的两分解峰之间失重速率与热释放量增加，使凝相燃烧表面温度升高，燃速温度系数降低。     

新型高燃速推进剂在固体发动机内燃烧特性研究

新型高燃速推进剂是一种采用小球粘结、无溶剂挤成型的复合改性双基推进剂,20℃、6.86MPa下用靶线法实测静态燃速为46.25mm/s。为研究这种新型高燃速推进剂在发动机内的燃烧特性,在不同燃通比和燃喉面积比的装药条件下,进行了发动机试验,获得了相应的压强-时间曲线。分析结果表明,该推进剂在火箭发动机内不同压强下可出现3种完全不同的燃烧类型,即类似于双基推进剂的平行层燃烧、类似于超高燃速推进剂的对流燃烧和有限对流燃烧,并给出了3种燃烧类型的判断条件。     

基于BDP模型的AP/HTPB推进剂燃速参数敏感性分析

稳态和非稳态燃烧模型对于研究AP/HTPB复合推进剂中低频下的压强耦合特性问题是十分重要的,可信的稳态计算结果是非稳态计算的前提。在应用稳态燃烧模型对推进剂的燃速进行计算时,参数值的选取对计算结果具有很大的影响。针对AP/HTPB复合推进剂燃烧特性,在BDP多火焰结构理论的基础上,采用了AP/HTPB复合推进剂稳态燃烧模型,并对模型进行了数值计算,研究了AP和HTPB的指前因子和活化能及δ参数对推进剂燃速的影响。计算结果表明,AP活化能Es,ap的取值对推进剂燃速结果影响较大,在高压下更为敏感;HTPB的指前因子As,b对燃速几乎没有影响,其活化能Es,b对燃速影响较小,高压条件下,影响作用略微增强;参数δ值的选取对计算燃速值影响很大。     

硝胺对低燃速丁羟推进剂能量与燃速的影响

从推进剂的能量特性和燃烧性能的角度探索了硝胺（RDX、HMX）在低燃速丁羟推进剂应用的可能性，结果表明：保持固体含量和铝粉含量恒定时，在推进剂中加入一定量的硝胺部分取代AP，可以提高低燃速丁羟推进 理论比冲和显著降低推进剂的燃速压强指数，但加入RDX、HMX降低丁羟推进剂燃速的幅度非常小。     

树枝状纳米钴微晶对AP/HTPB推进剂性能的影响

采用化学还原法制备了纳米钴微晶,采用XRD、SEM、TEM和EDAX对产物进行了表征。结果表明,纳米钴微晶呈树枝状、结晶度高、颗粒尺寸均匀。运用DTA分析研究了纳米钴微晶对AP和AP/HTPB推进剂分解的催化性能及对AP/HTPB推进剂燃烧性能的影响。结果显示,纳米钴微晶对AP热分解有着极强的催化活性,对降低AP/HTPB推进剂压强指数有着较好的效果。     

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。     

CuO/CNTs复合催化剂的制备及对FOX-12热分解的催化性能

以醋酸铜和碳纳米管为原料,采用溶胶浸渍法在常压低温(100℃)下制备出CuO/CNTs复合催化剂,采用XRD、TEM、ICP等对催化剂进行表征,并用DSC研究催化剂对FOX-12热分解特性的影响。TEM结果表明,纳米CuO以8~10 nm的椭球形粒子和宽度为5 nm、长度为50 nm的棒状粒子2种形态附着在碳纳米管表面。催化剂使FOX-12分解峰温降低、放热量增加、表观活化能降低,表现出良好的催化性能。当FOX-12与催化剂以质量比5:1混合时,FOX-12热分解峰温降低了20.3℃,ΔH增加了332 J/g。     

复合固体推进剂初温影响燃速和压力指数的模拟计算分析

以“价电子反应”稳态燃烧模型和模拟计算方法,模拟计算了AP粒径、粒径分布宽度、A1含量、A1粒径及压力对“AP/A1/HTPB/催化剂”系列推进剂的燃速温度敏感系数λ_P和压力指数的影响规律,并导出了λ_P与燃面温度T_s、凝聚相反应热Q_s和dQ_s/dT_0间的关系式.     

含硝胺（RDX）丁羟推进剂燃烧性能研究

介绍含硝胺（ＲＤＸ）丁羟推进剂的能量水平。在压强６．８ＭＰａ下实验配方的理论比冲达２５９７．７１Ｎ．Ｓ／ｋｇ。研究了配方固体含量，铝粉含量，铝粉含量，ＡＰ／ＲＤＸ配比与燃速，压强指数的回归关系，研究出既降低燃速又降低压强指数的附加物“ＴＰＣ－Ｍ”和ＴＣＡ，可使ｎ值降到０．２以下，附加物ＴＢＰ在提高燃速的同时又能降低压强指数。