二硝酰胺铵的燃烧性能与火焰结构

俄罗斯门捷列夫化工学院AlexanderE．Fogelzang等学者撰文介绍了一种新型氧化剂二硝酸胶铁（ADN），由于它比传统的氧化剂高氨酸铵（AP）、硝酸铁（AN）等具有更好的性能，且不污染环境而备受青睐。该文主要介绍ADN的燃烧性能及燃烧机理。a．试验样品。试验样品分单晶和压制药条两种．单晶由乙醇二次重结晶制成，厚0．3～0．5mm．宽2～3mm．长10～15mm，例表面以聚三氯氟乙烯涂覆或以全卤化碳油浸渍;药条为将ADN模压至内径4mm、7mm的耐热有机玻璃管或8．5mm的石英管中，其密度为1．75g／cm3，另一种是尺寸为0．5mm×1．5～2mm×7～10…     

球形二硝酰胺铵研究

介绍了硝酰酰胺铵（ADN）的液相凝聚成球方法，并对球形ADN的吸湿性，感度（撞击，摩擦），粒度分布以及颗粒表面进行了测试和分析。结果表明，球形ADN吸湿性，感应优于非球形ADN。用这种方法制得的球形ADN粒径为5－800μm.     

高能氧化剂二硝酰胺铵研究进展

介绍了高能氧化荆二硝酰胺铵（ADN）的特性和应用前景，以及国内外在ADN合成方法、热稳定性、成球造粒、防吸湿性、燃烧性能与应用研究方面所取得的进展。有关资料表明，各国的研究都还处在合成及性能改善阶段，尤其在防吸湿方面尚未取得突破，因而作为一种性能优越的固体推进荆氧化荆，ADN还没有在型号中得到普遍应用。     

ADN与硝胺氧化剂的相互作用

用高压差示扫描量热法(PDSC)和热重-微商热重法(TG-DTG),研究了高能氧化剂ADN(二硝酰胺铵)的热分解及其与HMX和RDX的相互作用。结果表明,ADN与HMX和RDX之间存在着强烈的相互作用。因部分HMX溶于熔融的ADN中,而参与了ADN组分的分解,ADN的放热分解峰温因压力升高而提高,而HMX产生了双分解峰。大量的RDX因ADN的熔融而提前液化与ADN一起分解,因ADN气相产物的抑制作用,使混合体系中RDX组分常压下的分解峰温后移,而RDX自身分解气相产物的催化作用,使其高压下的分解峰温前移。     

基于点击化学反应的键合剂应用研究

为改善ADN基三唑交联固化体系固体推进剂的粘合剂/固体填料间的界面作用,提高其力学性能,设计合成了基于点击化学反应的键合剂N-炔丙基-2,2'-二羟乙基胺(BA-2)、N-炔丙基-3,3'-二丙腈基胺(BA-7),并采用DSC证明2种键合剂与ADN具有良好的相容性;采用DSC和FT-IR表征了键合剂与以GAP为代表的含能粘合剂的反应性,二者可在60℃进行成环反应;测试并计算了键合剂与ADN的界面特性参数,证明BA-2和BA-7与ADN有较好的吸附作用,有望在ADN基三唑交联固化体系取得应用。     

考虑两相表面反应的二硝酰胺铵点火研究

为了研究固体推进剂二硝酰胺铵(ammonium dinitramide,ADN)点火过程中物理化学变化,建立了1个考虑两相(固相和气相)表面化学反应的点火模型。该模型基于固相与气相的质量守恒方程、组元连续方程、能量守恒方程及有限速率化学动力学方程而建立,并引入多组元系统状态方程封闭方程组。模型中包含35种组元,2个固相ADN总分解反应和166个气相细节(基元)化学反应,并使用温度函数表示物性参数进行计算。应用该点火模型对0.1 MPa下ADN在不同初始温度下点火延迟时间进行预测,计算结果与试验数据较吻合,说明该点火模型较准确地描述了ADN点火过程;计算表明,ADN点火延迟时间随初始温度升高而急剧缩短,且初始温度高于600 K时,温度存在一个短时间的降低过程;计算得到ADN完全燃烧产物为H2O(0.393)、N2(0.394)、O2(0.193)及极少量的NO(0.009),表明ADN是一种绿色无污染低特征信号推进剂。     

耦合凝相-气相动力学机理的二硝酰胺铵燃烧模型

为了研究二硝酰胺铵ADN(Ammonium Dinitramide)固体推进剂燃烧物理化学过程并预测其燃 烧特性,建立一个耦合凝相-气相动力学机理的ADN燃烧模型。该模型基于凝相与气相的总连 续方程、组元连续方程、能量守恒方程及有限速率化学动力学方程而建立,并引入多组元系 统状态方程封闭方程组。模型中包含34种组元,1个固相（凝相）ADN分解总化学反应和165 个气相细节（基元）化学反应,并使用以温度函数表示的物性参数进行计算。应用气相燃烧 模型 对0.6 MPa下ADN燃烧火焰温度、组元摩尔浓度分布进行预测;应用耦合凝相-气相的燃烧模 型对0.2 MPa～36 MPa压强区域内柱状端燃ADN推进剂燃速、燃烧表面温度进行预测,计算结 果与文献报道试验数据较吻合。说明该燃烧模型能够较准确描述ADN气相燃烧波结构和ADN固 体推进剂燃速特性。
     

二硝酰胺铵(ADN)/纳米Fe_2O_3的热分解特性研究（英文）

二硝酰胺铵(ADN)因具有氧平衡和能量高、且不含卤素的特点,被认为是新型固体推进剂中最有应用前景的高能氧化剂之一。重点研究了纳米Fe_2O_3(nano-Fe_2O_3)对ADN热分解行为的影响。利用差示扫描量热法(DSC)和热重(TGDTA)分析法,研究了nano-Fe_2O_3/ADN混合物的热行为,采用Friedman法计算了其活化能;利用TG-DTA-MS和TG-DTS-IR联用仪,进一步研究了纯ADN和nano-Fe_2O_3/ADN混合物在相同测试条件下的气体分解产物组成及热分解机理。结果表明,nano-Fe_2O_3降低了ADN的起始分解温度和最大分解温度,促进了ADN的热分解,反应后残留物的质量与最初添加到混合物中的nano-Fe_2O_3的质量接近,表明nano-Fe_2O_3可以催化ADN的热失重和放热行为,且nano-Fe_2O_3并没有改变ADN的反应过程,分解产物不变。     

ADN与AP/RDX/Al相互作用及机理

采用高能氧化剂ADN部分代替AP,分别设计了AP/RDX、AP/RDX/Al、ADN/AP/RDX、ADN/AP/RDX/Al四种组分体系,利用差示扫描量热技术,研究ADN与高能组分的相互作用,尤其是对组分体系放热量的影响。结果表明,ADN的加入使ADN/AP/RDX组分体系的放热量增加了1.6倍,使ADN/AP/RDX/Al组分体系的放热量增加了1.68倍。同时,采用热-红-质联用技术,通过对分解产物的结构鉴定及整个过程中红外光谱强度和质谱质子流强度变化规律的研究,发现ADN的加入导致组分体系热分解反应生成更多的标准摩尔生成焓小的生成物,使得热分解反应的焓值更小,放热量增加。     

单分散钴纳米粒子的制备及其对二硝酰胺铵(ADN)的热分解作用

采用氢电弧等离子体法在惰性气氛中制备了单分散的高纯度纳米Co粉。利用透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED)、比表面吸附仪、X射线衍射(XRD)等手段对样品的粒度、形貌、比表面积、成分进行了表征。将纳米Co粉按不同比例与二硝酰胺铵(ADN)制成复合粒子,并用差热分析(DTA)考察了不同比例的纳米Co粉对ADN的热分解催化作用。结果表明,在ADN中加入纳米Co粉,可使ADN的分解峰温明显降低,比例越大,分解峰温的降低也越多,且表观分解热显著增大,说明纳米Co粉对ADN有较强的催化作用。     

新型含能材料二硝酰胺胍的合成及性能测试

介绍了采用二硝酰胺铵（ADN）为原材料制备二硝酰胺胍（GDN）的制备工艺，鉴定了其结构，测定了其各项性能，证明其性能优于二硝酰胺铵及硝基胍（NG）。     

二硝酰胺铵(ADN)球形化工艺研究

介绍了近年来国外关于二硝酰胺铵（ADN）球形化的工艺方法，重点讨论了中间介质、分散剂、表面活性剂和热稳定剂的作用及其选择方法。     

国外固体推进剂研究与开发的趋势

从4个主要发展方向分别评述了2010年前固体推进剂研究开发的趋势，认为中近期较现实的高能推进剂组合可能是叠氮粘合剂／ADN／Al或AlH3；战术导弹实现低特征信号主要是以损失固体推进剂部分能量为代价，而低特征信号推进剂添加CL－20和ADN是提高其能量的首选途径，高氮化合物、氧化呋嗅化合物等也有良好的应用前景；采用钝感的粘合剂（如HTPE）、钝感的硝酸酯和合理调控固体添加剂的化学结构及物理性能是实现固体推进剂钝感的有效途径；介绍了用可水解粘合剂（PEGA）或热塑性弹性体（TPE）粘合剂制成的新型固体推进剂具有令人瞩目的少污染和可再生使用性能的实例。     

钝感GAP微烟推进剂的能量性能计算

根据推进剂配方理论计算程序计算了含N-脒基脲二硝酰胺(FOX-12)、1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)、三氨基三硝基苯(TATB)、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)、黑索今(RDX)、二硝酰胺铵(ADN)等高能钝感氧化剂及1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)、二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)、三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)、N-丁基-2-硝酸酯乙基硝胺(Bu-NENA)等钝感增塑剂的几种单元推进剂和钝感微烟推进剂的能量性能。计算结果表明,所列的7种含能氧化剂中,由RDX和DNTF形成的单元推进剂的标准理论比冲分别为2 696.4 N.s/kg和2 610.2 N.s/kg,明显优于其他几种氧化剂。当采用DNTF部分取代GAP推进剂中的RDX或ADN后,推进剂的理论比冲、密度和特征速度相应提高。由于DNTF的感度低于RDX,因此DNTF引入推进剂中,对提高钝感GAP微烟推进剂的能量性能是有益的。     

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。     

Flight demonstration of new thruster and green propellant technology on the PRISMA satellite

The concept of a storable liquid monopropellant blend for space applications based on ammonium dinitramide (ADN) was invented in 1997, within a co-operation between the Swedish Space Corporation (SSC) and the Swedish Defense Research Agency (FOI). The objective was to develop a propellant which has higher performance and is safer than hydrazine. The work has been performed under contract from the Swedish National Space Board and ESA. The progress of the development has been presented in several papers since 2000.ECAPS, a subsidiary of the Swedish Space Corporation was established in 2000 with the aim to develop and market the novel “high performance green propellant” (HPGP) technology for space applications. The new technology is based on several innovations and patents w.r.t. propellant formulation and thruster design, including a high temperature resistant catalyst and thrust chamber.The first flight demonstration of the HPGP propulsion system will be performed on PRISMA. PRISMA is an international technology demonstration program with Swedish Space Corporation as the Prime Contractor.This paper describes the performance, characteristics, design and verification of the HPGP propulsion system for PRISMA. Compatibility issues related to using a new propellant with COTS components is also discussed. The PRISMA mission includes two satellites in LEO orbit were the focus is on rendezvous and formation flying. One of the satellites will act as a “target” and the main spacecraft performs rendezvous and formation flying maneuvers, where the ECAPS HPGP propulsion system will provide delta-V capability.The PRISMA CDR was held in January 2007. Integration of the flight propulsion system is about to be finalized.The flight opportunity on PRISMA represents a unique opportunity to demonstrate the HPGP propulsion system in space, and thus take a significant step towards its use in future space applications. The launch of PRISMA scheduled to 2009.