关于复合固体推进剂批次间性能差异的研究——报告之一:混合均匀性问题

不同批次的复合固体推进剂,即使配方和原材料批次相同,其试件的机械性能和燃速也不一定完全相同。本研究力图找出根源。本文是系列研究报告之一,首先从混合实验研究着手,发现推进剂药浆局部区域有明显的组份配比不均匀性和粒子尺寸分布不均匀性,这些不均匀性是试件性能有差异的原因之一。     

国外固体推进剂性能研究的新进展

介绍当前国外固体推进剂性能研究的一些新进展，固体推进剂力学性能的理论研究取得了一些有应用价值的结果。粘合剂；催化剂对燃速影响的研究正在深入。安全、高效和连续化的混合工艺及其设备的研究方兴未艾。热塑性弹性体用作推进剂粘合剂的研究已受到关注。     

关于硝胺复合推进剂燃速特性和燃烧模型的述评

本文在分析硝胺复合推进剂燃烧特点的基础上,对有关硝胺复合推进剂的燃速特性和燃烧模型进行了全面的述评,并指出了进一步模化的方向.     

推进剂药浆混合均匀性研究

用Ｈａａｋｅ流变仪研究了高固体含量丁羟推进剂的混合均匀性,提出了用复合粘度和复合模量作混合均匀性表征参数的评价方法。研究结果表明,高固体含量丁羟三组元配方的预混阶段需１５ｍｉｎ～２０ｍｉｎ快速混合,总预混时间以３０ｍｉｎ～３５ｍｉｎ为宜。     

多孔床复合固体推进剂燃烧转爆轰实验研究

详细研究了高限制条件下,多孔床丁羧和丁羟推进剂的燃烧转爆轰过程,考察了推进剂的装药密度及其颗粒尺寸的大小对装药燃烧转爆轰的影响。实验结果表明:多孔床丁羧和丁羟推进剂在一定的条件下是可以产生燃烧转爆轰的,而且构成多孔床推进剂的碎片越细小,则推进剂越易产生燃烧向爆轰的转变。     

复合固体推进剂燃速温度敏感系数的模拟计算

本文根据“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,AL含量、AL粒径以及压力对“AP/AL/HTPB/催化剂”系列推进剂的燃速温度敏感系数σp的影响规律,结果同文献[4]所综合或分析预测的结果一致.可以认为:初温对凝聚相反应的影响是主要的;AP粒径越大,σp越高;AP粒径分布宽度对σp有显著影响;铝含量增加,σp略有降低,压力升高,σp降低.     

关于复合固体推进剂批次间性能差异的研究(报告之二:药浆的粘度分析)

复合固体推进剂药浆是固体粒子含量很高的粘性流体。影响其粘度的除了粘结剂的度粘外,主要还有固体粒子的容积百分比和尺寸匹配。文中介绍了计算药浆粘度公式,还就粒子形状、尺寸、表面性质对有粒子悬浮的浆液粘性影响作简要回顾。文中还指出,由于药浆的固体粒子含量高,用不同测试方法测得的药浆粘度可能会差距甚大以及粒子容积含量的少量不均匀性可能会导致粘度值差很多。     

中能贫氧复合固体推进剂提高性能的研究

对改善贫氧推进剂燃速分亦状态和提高推进剂热值的途径进行了研究。结果表明,适当缩短碳纤维长度明显地改善了由于碳纤维带来的燃速不均匀性;当氧化剂的含量减少到35～32％金属含量增加到40～45％时,理论热值达24MJ/kg。燃烧试验易于点火,能稳定燃烧,特征速度有较大提高。     

硝胺复合推进剂燃烧模型进展综述

对硝胺复合推进剂、硝胺/AP复合推进剂燃烧模型的物理模型、数学模型中的特征关系式、模型特点及优缺点进行了全面的评述。并在此基础上,提出了今后在该方面应做的工作。     

纳米碳酸盐对复合固体推进剂燃烧性能的影响

研究了纳米碳酸盐对丁羟三组元、丁羟四组元、低燃速NEPE推进剂燃烧性能的影响。结果表明:纳米碳酸盐使丁羟三组元推进剂在高压(10～18MPa)和低压(4～10MPa)段的压强指数降低到0.2以下,同时使燃速明显降低;使丁羟四组元推进剂在高压段(10～18MPa)的压强指数降低到0.26左右;使低燃速NEPE推进剂的的压强指数(4～9MPa)从0.77左右降至0.55以下。从研究结果可以看出,添加该纳米碳酸盐是降低复合推进剂压强指数行之有效的途径。     

催化剂及加入方法对HTPB复合推进剂燃烧性能的影响

通过热重分析(TG),差热分析(DTA)、高压差热分析(HPDTA),对三种催化剂(亚铬酸铜C,C、铜的有机络合物TP和铜、铬、铅盐的混合物TX)、催化剂和胶的混合物、催化剂和高氯酸铵(AP)的混合物、催化剂与AP的共同结晶物(简称共晶)的热解特性进行了研究.还对配方相同,仅催化剂加入方法不同的HTPB推进剂及不同部位、不同方法加入催化剂的AP-HTPB夹心件作了燃速测试.实验研究的结果表明:三种催化剂对AP的凝相放热反应均有加速催化作用:在AP结晶中加入催化剂的催化效率高于以混合方法加入催化剂的催化效率,进而对其机理作了探讨.     

高速旋转固体发动机低燃速推进剂燃速性能的研究

本文研究了推进剂的降速剂种类及其含量、氧化剂粒度和粒度分布,以及发动机的旋转对低燃速固体推进剂燃速性能的影响.并研究了采用新型药条包覆剂提高推进剂燃速测试精度的方法.在此基础上,研制出稳定的低燃速复合固体推进剂.它具有高的燃速精度,较低的压强指数.文章还指出了发动机的高速旋转(2400r/min)对推进剂的燃速性能和比冲的影响.     

超高燃速固体推进剂研究概况

文中对多孔超高燃速推进剂(μ≥1000mm/s)的研究进展、多孔固体推进剂的研究内容、燃烧特性及有关配方作了介绍。最后总结了多孔超高燃速推进剂在密闭爆发器中和作为火炮随行装药的实验研究结果。     

呈正、负压强指数的复合固体推进剂稳态燃烧模型

通过X光电子能谱和扫描电镜对推进剂和过氯酸铵-粘合剂的多层夹心件之熄火样品的观察,研究了在复合推进剂的燃烧中,压强和添加剂CaCO_3对过氯酸铵被熔化粘合剂覆盖的面积分数(γ)和过氯酸铵的凝相反应分数(G)的影响。在作者已提出的“两区模型”的基础上,发展了一个新的“统一模型”(UM)。该“统一模型”是一个进一步考虑了熔化粘合剂的覆盖,在覆盖下存在反向气化和受燃速调节剂(例如CaCO_3)控制的凝相反应的理论模型。为了计及过氯酸铵颗粒尺寸的分布,像PEM模型一样,统计的方法也被引入了本模型。本模型不仅能用来分析初温、过氯酸铵颗粒尺寸及其分布对燃烧特性的影响,而且可以用来解释平台、麦撤和常规的燃烧特性。同时,本模型还能够成为研究包括负压力指数在内之固体复合推进剂的侵蚀燃烧与燃烧不稳定性研究的基础。     

复合固体推进剂配方的优化方法

在多组分配方系统中选择了比冲、密度、固体组分的体积分数和氧平衡系数作为性能参数,利用组合的比例正交设计和后回归分析给出了计算比冲和组分关系的数学模型,采用效用函数法在复杂配方系统里获得了最佳方案,较好地解决了多目标的最优化问题.     

新型双基推进剂综合性能的研究

介绍一种新研制的无溶剂螺压双基推进剂，其比冲为２２５６Ｎ·ｓ／ｋｇ，燃速突破了４０ｍｍ／ｓ，压力指数小于０．５，采用Ｐｂ－Ｃｕ－Ｎｉ－Ｃ．Ｂ四元催化剂。     

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。     

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.     

RDX-CMDB推进剂燃烧性能的调节

调节燃速和降低压力指数是RDX-CMDB推进剂性能改善的技术关键之一.用同一种有机铅、铜盐催化剂对实测比冲为2000～2200N·s/kg的四种双基及RDX-CMDB推进剂进行试验研究表明:铅-铜-炭黑三种燃烧催化剂组合使用也可在RDX-CMDB无烟推进剂中获得良好的平台或麦沙效应.这里炭黑的加入起了关键作用,可用燃烧催化的铅-碳理论作进一步的解释.所述的铅、铜催化剂与四种碳黑搭配,可使所研究的四种推进剂燃速在14～29mm/s范围内调节.