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。     

GAP推进剂综述

GAP推进剂是一种以缩水甘油叠氮聚醚(GAP)为粘合剂的固体推进剂.自八十年代以来,美、日等国都在积极开发这种新型的推进剂,令人瞩目.众所周知,用硝酸酯增塑的聚醚推进剂和以硝胺炸药为基的少烟、无烟推进剂在安全性能方面还不尽如人意,它们皆属于在强冲击下有爆炸危险的1.1级,北约各国军方对此评价不一.因此,各国推进剂工作者正在积极研制在恶劣条件下无爆炸危险的1.3级高能推进剂和少烟、无烟推进剂.     

新一代高能固体推进剂的能量分析

根据最小自由能方法,计算分析了叠氮基含能预聚物和高能高密度氧化剂对AP/R-DX/Al/HTPB复合固体推进剂能量特性的影响。GAP、AMMO和BAMO的氮平衡值优于HTP-B,含有叠氮基含能预聚物的复合固体推进剂,其标准理论比冲(I°ss)出现最大值时所对应的RDX含量相应地升高。无论是HTPB,还是GAP、AMMO和BAMO,标准理论比冲和燃温(T_c)在Al含量为18％时都有极大值出现,燃气平均分子量(M(则随着Al含量的增加而增加。减少GAP配方中的AP含量,代之以硝酸酯增塑剂,可显著提高I°ss,与RDX相比,采用高能高密度氧化剂HMX,HHTD和ONC的复合推进剂的最大优势是密度的提高,从而显著地改善了密度比冲。与NEPE高能固体推进剂相比,GAP推进剂在相同的粘合剂体积分数下,标准理论比冲可提高24.5～34.3N·s/kg。而在相同能量特性的情况下,推进剂的粘合剂的体积分数可提高50～65％。因此,叠氮基含能预聚物和高能高密度氧化剂的使用,将代替下一代高能固体推进剂的发展方向。     

端羟基粘合剂交联官能度的测定

提出了一种测定复合固体推进剂粘合剂官能度的新方法.该方法是根据French的聚合物网络结构理论.在羟基粘合剂和二异氰酸酯反应中对不同的当量比测定了交联度,然后把交联度外推到0得到临界交联点r_c.最后由r_c计算出交联官能度.同时给出了用别的方法测定结果的比较资料.     

复合固体推进剂的高能化

本文评述了国外固体推进剂近年来向高能化方向发展的三个主要动向:HTPB推进剂的高固体及硝胺化;丁羟之后的新品种——NEPE推进剂;Be、B、叠氮化物等高能组分的研究等.对我国固体推进剂的发展方向提出了建议.     

固体火箭发动机瞬态燃烧过程——熄火特性与实验

作者利用自制实验设备对固体推进剂进行快速降压熄火实验研究.其方法简单易行,对双基推进剂取得较满意结果.复合固体推进剂的燃烧温度较高,实验设备需加以改装,加大dp/dt变化范围.这样可以找出不同推进剂的瞬态熄火特性,供发动机设计参数.     

粘合剂系统对XLDB推进剂力学性能影响的研究

对已二酯二乙二醇聚酯（PDGA）和四氢呋喃环氧乙烷共聚醚（PTE）为粘合剂的XLDB推进剂的力学性能做了综合对比,研究了这两种粘合剂及固化剂结构对推进剂力学性能的影响。结合应用,初步确定了PTE与固化剂N100的特征参数范围,使XLDB推进剂获得了良好的力学性能。     

复合固体推进剂的燃速压力指数

复合固体推进剂是由无机氧化剂,有机粘合剂,金属燃料以及各种添加物所组成的非均相混合物。这种推进剂的燃烧过程是由一组在气相,液相及固相中同时发生的化学反应及传热、传质等物理过程所构成的一种复杂过程。因此,复合固体推进剂的燃烧速度受到许多因素的影响,如燃烧室压力,装药初温,氧化剂的类型、含量、粒度及其不同粒度的配比,粘合剂的类型,燃速调节剂的特性等都会影响复合固体推进剂的燃速。然而,在上述诸因素中,压力是影响燃速的最重要的因素。     

推进剂组分对聚醚聚氨酯粘合剂热氧降解的影响 (Ⅱ)固体填料和助剂的影响

采用ＦＴ－ＩＲ和多种ＮＭＲ技术研究了推进剂中常用的几种填料和助剂对聚醚聚氨酯粘合剂热氧降解的影响。高氯酸铵、奥克托金、铝粉、硝化纤维素、键合剂、碳黑等均不改变聚氨酯粘合剂的降解机理,但表现出不同程序的稳定作用。过氯酸铵的吸附作用使样品始终保持固体形态,而含其它组分的样品在降解过程中逐渐变为液态。在ＮＥＰＥ推进剂的热氧降解过程中,硝酸酯和中定剂逐渐挥发分解,粘合剂发生降解,导致推进剂强度降低。     

固体推进剂裂纹扩展的试验研究

固体推进剂裂纹扩展的预测是固体火箭发动机中的一个十分重要的问题,这个问题的解决在很大程度上要依赖于试验研究.本文主要介绍国外在某些典型推进剂的裂纹扩展的试验研究中所采用的推进剂试件、试验方法、试验条件和试验结果.     

基于细观颗粒夹杂模型的固体推进剂导热系数预测

为准确预测固体推进剂的导热系数,采用了分子动力学方法对高填充比固体推进剂细观模型进行建模.利用有限元理论对固体推进剂细观模型稳态热传导进行计算,结合计算细观力学均匀化方法,计算了固体推进剂细观模型的均匀温度和热流密度.根据计算所得的平均温度和平均热流密度值求解稳态热传导方程,得到了两相和三相固体推进剂的宏观等效导热系数.其中,两相固体推进剂的仿真结果与试验结果的误差只有3.63%.结果表明:在预测固体推进剂导热系数时,采用固体推进剂的颗粒夹杂模型可以充分考虑粒径大小、颗粒随机分布的影响,更真实地反映固体推进剂的微结构特征,计算结果准确可靠.      

不同粘合剂RDX/AP推进剂燃烧产物的分析研究

以聚醚、HTPB、NEPE三种不同粘合剂体系的RDX／AP少烟推进剂为研究对象，用裂解色谱-质谱联用技术分析了它们的裂解产物的组成。发现推进剂中所采用的粘合剂类型不同时，其裂解产物的组成和含量不同，NEPE少烟推进剂基峰44占70％，聚醚少烟推进剂基峰44只占10％，这是造成两类推进剂压强指数不同的原因。     

国外固体推进剂含能粘合剂的新发展

介绍了当前国际上含能粘合剂研究发展的新动向。新的含能粘合剂主要有叠氮粘合剂和硝酸酯粘合剂两大类。其中ＧＡＰ叠氮粘合剂及其推进剂是目前各国研究的热点。     

21世纪初固体推进剂技术展望

从高能、低特征信号、能量管理型及含硼富燃料推进剂等主要方面综述了各国近年来在固体推进剂技术方面的最新进展,分析展望了固体推进剂技术２１世纪初发展的趋势及主要技术方向,并提出了预测性的看法。     

固体推进剂等离子体点火研究

为了研究等离子体对固体推进剂点火性能的影响，分别对双基药和硝胺药等两种固体推进剂，进行了等离子体点火实验。实验装置包括等离子体源、热电偶丝和动态信号分析仪。通过实验，获得了两种固体推进剂在不同的等离子体能量输入的条件下，其表面温度随时间变化的曲线。与常规点火数据相比，固体推进剂的等离子体点火延迟时间明显缩短。不同类型的固体推进剂，在相同的等离子体能量输入条件下，其点火性能不同；同一种类型的固体推进剂，在不同的等离子体能量输入条件下，其点火性能也不一样。     

氨基甲酸酯基对推进剂工艺性能的影响

用甲苯二异氰酸酯封端的丁羟粘合剂进行推进剂制药实验，经测定药浆流变特性，研究了聚氨酯推进剂中氨基甲酸酯基对药浆工艺性能的影响。结果表明：氨基甲酸酯基对改善聚氨酸推进剂的药浆工艺性能有重要作用。氨基甲酸酯基与相连的粘合剂大分子一起作用，可增加推进剂填料颗粒的表面润湿性、分散性和推进剂药浆二相流的连续性，从而显著降低药浆屈服值、减少假塑性，改善推进剂的工艺性能。     

HTPB推进剂热力耦合老化力学性能研究

为了研究预应变对复合固体推进剂老化性能的影响,针对HTPB复合固体推进剂开展了70℃热力耦合加速老化试验,通过单轴拉伸力学性能测试及拉伸断面扫描电镜试验研究了不同预应变作用下HTPB推进剂的老化性能。结果表明:在试验预应变范围内(≤15%),无论预应变水平多大,随老化时间的延长,粘合剂基体的氧化交联反应是HTPB推进剂的主要老化机理;在相同老化时间,预应变对HTPB推进剂力学性能的影响存在一个损伤阈值,当预应变超过该阈值时,拉伸断面中AP颗粒/粘合剂基体界面“脱湿”及粘合剂基体撕裂损伤现象明显。     

基于表面粘结损伤的复合固体推进剂细观损伤数值模拟

为更准确地模拟固体推进剂的细观损伤,研究复合固体推进剂的非线性力学性能,采用分子动力学方法对高填充比复合固体推进剂细观模型进行建模,验证了Surface-based cohesive方法的可行性,并替代经典粘结单元模拟了复合固体推进剂细观颗粒与基体之间界面损伤的产生和聚合.通过对比固体推进剂细观模型的计算结果,研究了复合固体推进剂颗粒粒径、位置的随机分布对固体推进剂细观损伤及宏观力学性能的影响.结果表明,采用Surface-based cohesive方法对固体推进剂细观模型较易进行有限元前处理,易收敛,计算结果比较合理.     

固体推进剂中铝颗粒结团过程研究进展

推进剂燃烧环境中金属颗粒的结团现象对固体火箭发动机性能有重大影响.本文对双基推进剂结团的表面反应层模型及复合推进剂结团的口袋模型进行了述评.鉴于实验中发现的某些燃速和压强效应的异常,本文还对新近提出的亚口袋机理和口袋间机理进行了述评.     

用X光电子能谱研究复合固体推进剂燃烧机理

本文介绍了X光电子能谱(XPS)分析技术在复合固体推进剂燃烧机理研究中的应用。用XPS分析对一种呈负压力指数燃烧特性的聚氨酯复合固体推进剂(404-5A)的未然表面和在2、2.5、3.0、3.5、4.0MPa压强下快速降压熄火后的燃烧表面作元素组成及其化学价态的分析,得到了不同价态的各元素原子百分含量。从实验结果可以确定CaCO_3在凝相反应中生成了CaCl_2。从燃面上碳原子浓度随燃烧压强的变化说明了燃烧过程中存在着熔化的粘合剂对过氯酸铵表面的流动覆盖,覆盖程度随着燃烧压强的上升而增加。本文还对CaCO_3、粘合剂流动覆盖在燃烧过程中的作用进行了探讨。