基于微CT技术的丁羟推进剂脱湿定量表征方法研究

为定量表征丁羟推进剂单轴拉伸过程中的脱湿演化过程,设计了一种兼顾宏观力学性能测试与细观结构微CT表征的新型哑铃型试件,利用单轴拉伸过程中原位微CT扫描试验,获取推进剂内部平均灰度值与平均孔隙率随拉伸应变的变化规律。结果表明:随着拉伸过程应变的增加,受脱湿损伤与拉伸变形双重因素的影响,丁羟推进剂的平均灰度值逐渐下降,且下降速率呈现先增后减再增的变化趋势;平均孔隙率经历初始孔隙膨胀时的较小增幅、新增脱湿损伤时的突然增加、脱湿逐步发展时的平稳增长、以及脱湿诱发裂纹贯通时的再次突然增加等四个阶段。可见,平均灰度值和孔隙率均与丁羟推进剂的细观结构及宏观力学性能变化密切相关,两者均可定量表征丁羟推进剂脱湿损伤。相比较灰度值而言,孔隙率统计可以更有效地反映丁羟推进剂内部脱湿损伤形成与发展的演化过程,故其更适合其脱湿损失的定量表征。     

醇胺类助剂对丁羟推进剂药浆流变性能的影响

采用旋转粘度计研究了助剂三乙醇胺 (TEA) ,三氟化硼 (BF3) ,三乙醇胺三氟化硼络合物 (TEA·BF3)对Al/HTPB ,AP/HTPB和AP/Al/HTPB复合物药浆流变性能的影响。结果表明 ,TEA/Al反应 (BF3存在时 )以及氢键缔合作用使药浆的切应变速率指数n值降低 ,HTPB/BF3相互作用使药浆的稠度系数K值增大 ,两者综合作用使含TEA·BF3的丁羟推进剂药浆在低切变力下的表观粘度急剧增大 ,从而导致药浆的流动和流平性变差     

低铝低燃速HTPB推进剂工艺性能影响研究

为研究固体填料粒度级配及工艺助剂对低铝低燃速HTPB推进剂工艺性能的影响,本文依据固体颗粒堆积最密集排列理论,建立了固体颗粒级配模型,结合固体填料实际粒径,计算得到两种理想刚性球的堆积结果,并在此基础上考察了不同级配配方药浆流动性及触变性。同时,通过筛选工艺助剂种类及优化最适助剂用量,对比了加入不同工艺助剂配方药浆的触变性。结果表明：当采用双二级配模型,计算出的固体颗粒级配比例最优;通过进一步优化固体颗粒级配,结合药浆触变环大小快速判定了推进剂固体级配的合理性,提高了低铝低燃速HTPB推进剂配方工艺性能的可设计性;当工艺助剂选用SU-2,且用量为0.03%时,推进剂工艺性能明显改善,适用期可达596min。     

低铝低燃速HTPB推进剂工艺性能研究

为研究固体填料粒度级配及工艺助剂对低铝低燃速HTPB推进剂工艺性能的影响，依据固体颗粒堆积最密集排列理论，建立了固体颗粒级配模型，结合固体填料实际粒径，计算得到两种理想刚性球的堆积结果，并在此基础上考察了不同级配配方药浆流动性及触变性。同时，通过筛选工艺助剂种类及优化最适助剂用量，对比了加入不同工艺助剂配方药浆的触变性。结果表明：当采用双二级配模型，计算出的固体颗粒级配比例最优；通过进一步优化固体颗粒级配，结合药浆触变环大小快速判定了推进剂固体级配的合理性，提高了低铝低燃速HTPB推进剂配方工艺性能的可设计性；当工艺助剂选用SU-2，且用量为0.03%时，推进剂工艺性能明显改善，适用期可达596min。     

混合键合剂在高固体丁羟推进剂中的协和效应

近几年来,国外在高固体丁羟推进剂中广泛采用HX-752(间苯二甲酰亚胺)键合剂来改善力学性能,收到了一定的效果。但在使用过程中发现,采用单一HX-752键合剂时,推进剂低温应变性能和高温老化性能均差。因此,目前国外向HX-752混合键合剂的方向发展,以克服单一HX-752的缺点。 从1979年初开始,我们开展了以HX-752为键合剂的高固体丁羟推进剂的研究。目的是在89—90％这一高固体含量下,去掉苯乙烯,获得能够满足使用要求的力学性能和工艺性能。从实验发现,采用HX-752键合剂时推进剂工艺性能好,在89％固体含量下,不加苯乙烯,药浆能     

固体推进剂药浆改进Herschel-Bukely模型及其在仿真分析中的应用

为研究固化反应对一种固体推进剂药浆流变参数的影响并建立相应的仿真模型,对药浆进行了大量流变学实验,对实验数据进行了分析。得到了该固体推进剂药浆各流变参数随时间的变化规律,并将其拟合成时间的函数。将时间变量引入Herschel-Bukely模型,建立新的本构模型。使用新模型,对药浆流平实验进行了数值计算。计算结果与实验结果吻合度较高,证明改进后的本构模型可以较好地表征药浆的流变特性。     

固体推进剂的新型脱模剂——室温硫化硅橡胶

在固体火箭发动机的制造过程中,由于大多数推进剂具有所需燃烧面的内孔装药,这种装药都得使用模芯,因此,就存在着脱模这道工序。然而固体推进剂药浆在加热固化过程中与金属模芯产生了相当牢固的结合力,而导致不同程度的粘模,造成了脱模困难,严重的还会拉坏发动机内孔药型并产生径向裂纹、脱粘等现象,甚至因模芯无法拔出而导致整个发动机报废。为了解决粘模问题,就必须使用脱模剂。脱模剂涂敷于芯模表面后与推进剂药浆起到隔离和润滑作用,从而保证发动机顺利拔模,缩短脱模时间,并保证产品质量和技术安全。     

镁粉粒度对点火延迟影响的实验和理论研究

本文对复合推进剂用高能点火药点燃的点火特性,从实验与理论上进行分析研究.建立了一套采用高灵敏度测试记录仪器的点火装置,通过测定点火压力与热流率,考察了MT烟火剂(Mg/(C_2F_4)n)中镁粉粒度大小对丁羟推进剂点火特性的影响.在一定镁粉粒度范围内,当点火药中镁粉粒度增大时,推进剂所接受的热流率增加,点火延迟时间缩短.改变推进剂参数和工作条件进行理论预示的结果与已有研究的趋势一致.     

不同拉伸速率下改性双基推进剂的力学特性

为研究改性双基推进剂力学性能的率相关性,开展了不同速率下改性双基推进剂单轴拉伸力学性能试验,并利用扫描电镜对拉伸断面的形貌进行了观察,分析了拉伸速率对推进剂力学性能以及断面形貌的影响,以及不同拉伸速率下的破坏模式。结果表明：随拉伸速率的增加,推进剂应力-应变曲线逐渐出现应变强化现象,且现象越来越明显;推进剂的初始模量、强度随拉伸速率的增大呈现上升趋势;推进剂的断裂伸长率随拉伸速率的增大,呈现先上升后下降的趋势,在0.24%·s-1应变速率附近达到极值;随拉伸速率的增大,推进剂的破坏模式分别表现为颗粒“脱湿”、基体断裂、颗粒断裂。     

丁羟推进剂固化体系中活泼氢组分的反应活性研究

分别对端羟基聚丁二烯(HTPB)/苯异氰酸酯(PI),键合剂(BA-5)/PI和防老剂H(N,N′—二苯基对苯二胺)/PI在甲苯/二甲基亚砜混合溶液体系中进行了反应动力学研究,计算了相应体系的反应速率和活化能。结果表明,在相同的条件下,这三种体系中活泼氢组分的反应速率由大到小依次为:键合剂(BA-5)上的胺基、HTPB,BA-5上的羟基、防老剂H上的胺基。对上述活泼氢组分构成的四个不同配方用TD I固化并制成胶片,对固化时间不同的胶片进行了单向拉伸和溶胀比测试;力学性能和交联密度变化的结果验证了动力学结果,同时也表明BA-5和防老剂H都能有效提高丁羟推进剂的力学性能。     

硝酸酯增塑聚醚推进剂药浆固化反应研究

从推进剂药浆固化的动态流变特征出发，用DRA动态流变学方法研究了硝酸酯增塑聚醚推进剂的固化反应动力学。结果表明：它可提供推进剂药浆固化的表观凝胶化时间和固化反应的表观活化能；活化能随动态条件的不同而异，具有明显的固化反应指纹特征；动态流变学方法可对药浆直接进行固化反应动力学研究。对于深入研究推进剂性能将有很好的实际意义。     

不同结构多点喷射燃烧室冷态流场研究

用数值模拟的方法对旋流数、文氏管间距、扩压器与头部的间距等多点喷射燃烧室设计中的关键参数进行研究,来获取它们对多点喷射燃烧室回流区的影响规律.结果表明:旋流数由0.82提高到1.24,回流区最大负速度和长度分别增加了52%和34%,最大负速度随旋流器叶片安装角是线性变化的;文氏管间距由0增加到0.4倍的文氏管出口直径时,回流区半径增加了33%,长度增加了43%;增大扩压器出口面积和头部与扩压器间距有利于旋流器之间流量分配均匀.      

BT16钛合金渗氢压缩试样中的剪切带

为了深入了解渗氢及变形速率对BT16钛合金冷镦性能的影响,采用光学显微镜(OM)和显微硬度的方法,研究了BT16钛合金渗氢压缩试样中的剪切带.结果表明:在300 mm/s的压缩速率下,中心区变形流线与剪切带保持平行;在75 mm/s的压缩速率下,剪切带中心区与剪切变形过渡区边界模糊,变形流线与剪切带呈一定的小角度.在300 mm/s的压缩速率下形成的剪切带中心区显微硬度值近似为常数,且低于基体硬度值,剪切带中心区与基体之间存在一个硬度值线性增加的过渡区.对剪切带形成过程进行了分析,提出了利用变形流线计算剪切带最大应变的方法.     

BT16钛合金渗氢压缩试样中的剪切带

为了深入了解渗氢及变形速率对BT16钛合金冷镦性能的影响,采用光学显微镜(OM)和显微硬度的方法,研究了BT16钛合金渗氢压缩试样中的剪切带。结果表明：在300 mm/s的压缩速率下,中心区变形流线与剪切带保持平行;在75 mm/s的压缩速率下,剪切带中心区与剪切变形过渡区边界模糊,变形流线与剪切带呈一定的小角度。在300 mm/s的压缩速率下形成的剪切带中心区显微硬度值近似为常数,且低于基体硬度值,剪切带中心区与基体之间存在一个硬度值线性增加的过渡区。对剪切带形成过程进行了分析,提出了利用变形流线计算剪切带最大应变的方法。     

Deformation Behavior of Mg-8 wt%Li Alloy under High-speed Impact

Deformation behavior of the Mg-8 wt%Li alloy at high strain rate was studied by means of the Split Hopkinson Pressure Bar (with strain rate of 103 s-1). It is found that shear localization proves to be the main damage mode for the alloy during dynamic loading. Strain and strain rate are the two necessary parameters affecting the occurrence of deformation and shear bands. Deformation bands begin to form when the strain and strain rate reach 0.20 and 1 900 s-1 respectively and will develop gradually with the strain rate increasing. Be-sides, deformation bands will transform into shear bands when the strain and strain rate reach above 0.25 and 3 500 s-1 separately.     

含铝固体燃料冲压发动机工作性能分析

为探究含铝固体燃料冲压发动机的燃烧特性和工作性能，基于纳米铝颗粒和端羟基聚丁二烯（HTPB）的混合固体燃料，采用雷诺转捩模型、颗粒表面反应模型和涡概念耗散模型，建立了二维两相湍流燃烧模型；数值计算分析了含铝固体燃料冲压发动机内流场，以及不同含铝质量分数和粒径下的燃面退移速率、推力与比冲。结果表明：发动机的进气条件对颗粒相的燃烧与运动起主导作用；与纯HTPB推进剂相比，添加质量分数为5%的铝颗粒能够提高补燃室压强和温度，增大燃烧室内高温区面积，可使推进剂平均燃面退移速率提高18.53%，发动机推力提高21.37%，密度比冲提高2.38%，适当增加铝颗粒含量或减小粒径，对提高推进剂燃面退移速率、发动机推力和密度比冲具有积极作用。     

互击式喷嘴燃烧室燃烧效率实验

为了获得凝胶推进剂火箭发动机高效燃烧室的设计参数,依据推进剂特性,设计了7种不同结构的燃烧室,通过实验手段,研究了燃烧室特征长度、喷嘴孔径和推进剂物性等参数对燃烧效率的影响。结果表明:增大燃烧室的特征长度,增加了推进剂的停留时间,有利于推进剂充分雾化和燃烧。减小撞击孔径,提高了射流的剪切速率,降低了推进剂的粘性,可以改善雾化和燃烧效率。为了提高含碳凝胶推进剂的燃烧效率,需减小碳粒粒度或者增加燃烧室特征长度。