热塑性聚氨酯弹性体包覆CL-20及对NEPE推进剂性能影响

采用热塑性聚氨酯弹性体,通过水-溶液悬浮法将其包覆于六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20),并对包覆后的CL-20分别进行了XPS、SEM、撞击感度和表面能测试;研究了弹性体包覆CL-20对含CL-20的NEPE推进剂常温力学性能、燃烧性能的影响.研究表明,热塑性弹性体能有效包覆CL-20,在大幅度提高含CL-20的NEPE推进剂常温力学性能并改善"脱湿"的同时,改善高能低特征信号配方燃烧性能,σm最大提高了47%,εm最大提高了184%;燃速压强指数n降低了12%.     

CMDB推进剂RDX填料表面包覆对其机械感度和力学性能的影响

为了改善RDX-CMDB推进剂的安全性能和力学性能,用一种含能高分子材料(记为HP-1)和一种胺类物质(记为AM)对RDX填料进行了表面包覆。用SEM和XPS对包覆样品的包覆效果进行了表征,对包覆前后RDX样品的撞击感度、摩擦感度及CMDB推进剂的机械感度和力学性能进行了测试和对比。结果表明,单独用HP-1包覆的样品机械感度没有明显变化;而随着AM用量的增加,样品的摩擦感度和撞击感度都有下降的趋势,当HP-1和AM的含量分别为1%和0.5%时,样品的特性落高升高了约17 cm,摩擦爆炸概率由92%降到58%。通过对RDX填料进行包覆,CMDB推进剂的撞击感度没有明显变化,而摩擦感度由58%降到4%,各个温度下的力学性能也得到了很大改善。     

RDX/硬脂酸铅复合粒子的制备及其性能表征

为改善RDX-CMDB推进剂的燃烧性能和安全性能,以硬脂酸铅为包覆剂,采用化学沉淀法对RDX填料进行了表面包覆,制备了RDX/硬脂酸铅复合粒子。用SEM、XPS对包覆效果进行了表征;对包覆前后样品的机械感度进行了测试和对比;采用DSC对分别由包覆前后RDX制成的推进剂进行了热分解催化性能测试。结果表明,经过硬脂酸铅包覆,RDX的机械感度得到明显降低,撞击感度特性落高(H50)升高了17.6 cm,摩擦爆炸概率(P)降低了60%。与加有纯RDX的推进剂样品相比,添加RDX/硬脂酸铅复合粒子推进剂样品的硝化棉/硝化甘油放热峰峰温降低了约3.7℃,总放热量也得到了提高。     

二元包覆的AP吸湿性及热分解性能研究

AP易吸潮结块而影响其使用性能,需对其进行疏水处理,降低其吸湿性。采用氧化石墨烯( GO)对AP进行一元包覆制备出AP/GO复合物,用氟硅烷( FAS：十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷)对AP进行二元包覆制备出AP/GO/FAS复合物。吸湿率测试结果表明,在20℃、相对湿度为85%的条件下,AP粒径越大,吸湿率越小。对AP进行二元包覆后的复合物吸湿率均小于纯AP和一元包覆后的AP复合物的吸湿率,且GO质量分数为0.4%,FAS质量分数为1%时,二元包覆AP后的复合物的吸湿率最小。通过热分析测试结果可知,GO质量分数为0.4%、FAS质量分数为1%的AP/GO/FAS复合物的高温放热分解峰比纯AP提前了约32.9℃。     

丁羟推进剂吸湿分级

以丁羟推进剂为研究对象,进行了多种温湿度条件下的吸湿试验、方坯药块的浸水及干燥恢复试验、干燥恢复对不同受潮程度丁羟推进剂爆热值的影响试验;依据吸湿过程中推进剂试样表面是否存在凝水现象、固体填料AP与粘合剂基体的粘接情况、硬度和爆热值的恢复程度确定了吸湿分级的3条分界线,即吸湿率为0.04%、0.15%和5%;将丁羟推进剂吸湿划分为4个等级,分析了各级的特征,给出了对处于不同吸湿等级的推进剂的相对应的处理措施。     

低温等离子体技术应用在固体推进剂包覆领域的探索研究

运用RFD-200型射频单电极低温等离子体表面处理机处理橡胶包覆层和推进剂药片(药柱),采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重(TG)和差式扫描量热法(DSC)分别对橡胶包覆层和推进剂药片(药柱)的表面、组成和热分解性能进行表征;采用万能材料测试机对橡胶包覆层和推进剂药片(药柱)之间的粘结性能进行测试。实验表明,用设备处理后不会影响推进剂和橡胶包覆层本来的性质,但其表面形貌变得较粗糙,使处理后片状样品之间的剥离拉伸强度和最大力分别提高了40%和37.6%,柱状样品的剥离最大力提高了74.4%,残留有效长度大幅增加。因此,处理后样品的粘结强度能够达到传统手工打磨工艺的水平。     

包覆高氯酸铵对丁羟推进剂慢速烤燃特性的影响

为探究丁羟推进剂慢速烤燃响应特性的改善途径,分析总结了丁羟推进剂慢速烤燃响应机理。利用溶剂法对高氯酸铵进行包覆,采用扫描电镜、元素分析和热分析方法对其进行表征,利用自制测压装置测量响应时推进剂产气压力变化,并将包覆后的高氯酸铵应用于丁羟推进剂中进行慢速烤燃试验验证。结果表明,所用包覆剂能对高氯酸铵包覆良好,并使高氯酸铵低温分解放热减少,含包覆AP推进剂烤燃响应时反应缓慢,使丁羟推进剂慢速烤燃响应程度温和。     

拉伸速率对NEPE推进剂力学性能的影响

运用单向拉伸手段,研究了不同拉伸速率(0.5～500 mm/min)、测试温度(25～70℃)对NEPE推进剂最大抗拉强度σm和最大伸长率εm的影响。试验结果发现,NEPE推进剂σm和εm均与拉伸速率v呈幂律函数关系,建立了相关性较好的幂函数方程σm=k(T)va和εm=f(T)vb。利用该方程,对极慢拉伸速率下NEPE推进剂σm和εm进行了预示,计算结果可为固体火箭发动机设计及推进剂贮存性能研究提供技术支持。     

高能含硼贫氧推进剂工艺性能改善研究

通过对无定形硼粉进行表面包覆、团聚造粒及添加工艺助剂,改善了含硼贫氧推进剂工艺性能,采用落球粘度计对药浆粘度进行对比测试,从中选择最优方法,以改善含硼贫氧推进剂药浆工艺性能.     

含氟有机物对含铝固体推进剂燃烧特性的影响

为抑制高铝含量固体推进剂燃烧产物的团聚,研究铝含量为18%、含有机氟化物(OF)的固体推进剂不同燃烧区域中铝粒子燃烧的特性。利用高速摄影系统研究熔铝粒子在推进剂燃面的团聚过程;通过对推进剂燃烧火焰特定位置的低温淬熄,获得终止燃烧的含铝固体粒子,并进行形貌和成分分析;使用动态粒径测试系统、激光粒度仪分别对推进剂燃烧火焰区及最终固体燃烧产物的粒子尺寸进行了表征。结果表明,有机氟化物产生的气态氟化烃可抑制熔铝粒子在燃烧表面的团聚,可使推进剂火焰中燃铝粒子的尺寸降低约50%,固体燃烧产物中大尺寸(D≥10μm)颗粒的体积分数下降约74.2%。燃烧性能测试结果表明,有机氟化物使推进剂的爆热及理论火焰温度分别下降9.5%和8.8%,燃速也发生了降低。     

Condensation reactions and formation of amides, esters, and nitriles under hydrothermal conditions

Hydrothermal pyrolysis experiments were performed to assess condensation (dehydration) reactions to amide, ester, and nitrile functionalities from lipid precursors. Beside product formation, organic compound alteration and stability were also evaluated. Mixtures of nonadecanoic acid, hexadecanedioic acid, or hexadecanamide with water, ammonium bicarbonate, and oxalic acid were heated at 300 degrees C for 72 h. In addition, mixtures of ammonium bicarbonate and oxalic acid solutions were used to test the abiotic formation of organic nitrogen compounds at the same temperature. The resulting products were condensation compounds such as amides, nitriles, and minor quantities of N-methylalkyl amides, alkanols, and esters. Mixtures of alkyl amide in water or oxalic acid yielded mainly hydrolysis and dehydration products, and with ammonium bicarbonate and oxalic acid the yield of condensation products was enhanced. The synthesis experiments with oxalic acid and ammonium bicarbonate solutions yielded homologous series of alkyl amides, alkyl amines, alkanes, and alkanoic acids, all with no carbon number predominances. These organic nitrogen compounds are stable and survive under the elevated temperatures of hydrothermal fluids.     

高超声速飞行器复杂流场过渡区DSMC数值模拟的一种新方案

采用DSMC方法,研究了高超声速三维复杂外形飞行器在过渡领域飞行的气动力、热特性.提出了一种对飞行器物面网格与DSMC计算域网格分别标识,进行高超声速复杂流场过渡区DSMC数值模拟的一种新方案,通过判断模拟分子与表面碰撞来完成飞行器物面网格与DSMC计算域网格间的信息传递和信息存贮,对于复杂外形飞行器的精确描述的物面网格不需做进一步处理,直接应用于不依赖于飞行器外形的DSMC计算的通用子程序中.对物面网格的标识、分子的运动及与表面碰撞的判断、流场量的采集的实施方法和细节进行了分析和讨论.仿真计算了三维复杂飞行器流场压力、热流分布量,飞行器表面气动力、气动力矩和气动热参数,证明了采用的方案和技术的有效性.     

空气环境中镀银表面二次电子发射劣化机理

暴露于空气中的金属受环境影响，表面会产生吸附、沾污和氧化等表面改性作用，引起二次电子产额（secondary electron yield,SEY）变化。为探究银表面改性对SEY的影响，使用加热、有机清洗、离子清洗实现了多种银表面状态。实验结果显示，加热能够去除部分表面吸附和沾污，并使得SEY降低；离子清洗在去除表面吸附和沾污的同时还能够剥离表面氧化层，获得高度洁净的表面。离子清洗10/30分钟后SEY峰值由2.61降至1.73/1.70，说明剥离银表面的吸附、沾污和氧化层能使得SEY明显降低。为验证氧化对SEY的影响，使用磁控溅射制备氧化银薄膜。结果表明，氧化银SEY仅比银高0.1左右，且在斜入射下两者SEY差异更小，该结果证明银表面发生氧化不会使得SEY明显升高，并间接说明表面吸附和沾污是使得银表面SEY升高的主要因素。     

含碳酸钙的负压强指数复合固体推进剂燃烧机理

本文采用激光阴影高速摄影、扫描电子显微镜、X光电子能谱,对含和不含CaCO_(3)的三种夹心件及SO4-5A PU复合推进剂的燃烧过程、燃面形貌、化学成分和覆盖分数分别进行了研究和测定。结果表明:CaCO_(3)在低压下(〈1.96MPa)提高AP的燃速,在高压下(〉1.96MPa)起降速作用;CaCO_(3)与AP反应生成CaCl_2,并促使AP熔化;燃面上CaCl_2含量随压强上升而增加;PU熔化流动对AP表面的覆盖在mesa区内随压强而升高,在非mesa区的低压区也存在。基于以上实验结果,对含CaCO_(3)的PU负压强指数推进剂的燃烧机理进行了讨论。     

The effect of small vibrations on Marangoni convection and the free surface of a liquid bridge

The effects of small vibrations on Marangoni convection were investigated experimentally using a liquid bridge of 5 cSt silicone oil with a disk diameter of 7.0 mm, and an aspect ratio close to 0.5. Experiments were performed to determine the critical temperature difference data for no vibration case and with small vibrations applied. The experimental results have shown that the effect of small vibrations on the onset of oscillatory flow is small since the critical temperature difference data for different aspect ratios were not affected by the vibrations. To clarify the surface oscillation phenomena induced by external vibrations, a 3-D numerical simulation model was also developed using a level set algorithm to predict the surface oscillations of isothermal silicone oil bridges. By subjecting the liquid bridge to small vibrations, the surface oscillation characteristics were predicted numerically, and the numerical results compared well with the predictions of an analytical model proposed previously. Furthermore, the effect of small vibrations on the surface vibration amplitude of the liquid bridge is also discussed.     

纳米颗粒SiCp/Al复合材料车削特性试验研究

针对纳米颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料在航空航天领域的应用需求,采用试验的方法,研究不同刀具材料和不同刀具几何参数对切削加工纳米SiCp/Al复合材料加工表面粗糙度和切屑形貌的影响。试验结果表明,相同切削参数下,PCD刀具比硬质合金刀具能获得更低的已加工工件表面粗糙度,微崩刃的存在是导致硬质合金刀具加工时工件表面粗糙度升高的主要原因之一;增加刀具的锋利度能够获得较低的工件表面粗糙度,较大的主偏角表面粗糙度变化较剧烈;由于纳米颗粒增强相的不均匀分布和材料内部存在微裂纹,在切削时导致切屑呈不规则的锯齿状,基体的断裂模式是该现象产生的主要原因。文中的研究成果将为进一步分析纳米SiCp/Al复合材料的切削机理提供必要的试验基础。     

基于非结构网格的燃面推进算法

根据惠更斯波传播原理,构建了一种在通用CFD软件的非结构网格系统上直接计算燃面推进的数值方法。该方法将燃面对应的计算网格面作为一系列平面波源,利用网格几何关系对边界节点奇异性进行判定,通过所有平面波源影响区域的叠加求解新的燃面位置。数值实现过程中,根据节点奇异性和波源影响区域以三维矢量运算得到节点的推进矢量。结合网格的重分,在通用CFD软件环境中实现了燃面的推进,所用数值算法具有良好的精度。另外,对三维动态内弹道模拟中燃面计算的稳定性和精度等问题进行了研究。     

采用液体喷射实现固体发动机主动冷却的探索研究

为寻找固体发动机热防护的新途径,开展了固体发动机液体喷射主动冷却的探索性研究。组建了1套固体发动机液体喷射主动冷却试验系统,开展了原理试验。水作为冷却工质,沿收敛段壁面喷射,试验中对内壁面和外壁面处的温度进行了测量。试验结果表明,冷却工质的引入大大降低了发动机收敛段内壁面的温度,但会造成一定比冲损失;冷却工质参与做功,发动机推力有所增加。建立了液体冷却固体发动机的性能计算模型,并用试验结果进行了校验;根据试验得到了冷却效能估计经验公式。     

指数型分布粗糙地面电磁散射的FDTD研究

用Wang-Schmugge模型计算土壤介电常数,采用指数型粗糙面模拟实际的粗糙地面,用时域有限差分方法（FDTD）研究了指数型分布粗糙地面的电磁散射特性。通过数值计算获得了不同散射角时的双站散射系数,讨论了粗糙地面均方根、相关长度、土壤湿度和入射波波长对双站散射系数的影响。数值计算结果表明：粗糙地面高度均方根、相关长度、土壤湿度和入射波长对双站散射系数的影响复杂。     

不同截面炭纤维表面特性及其对复合材料界面粘接性能的影响

使用SEM、AFM、比表面积与孔体积测试分析仪(BET)和XPS对国产腰形截面炭纤维、圆形截面高强炭纤维和国外圆形截面T300炭纤维表面特性进行物理与化学表征与分析,并对炭纤维/环氧复合材料界面粘接性能进行了研究。表面形貌分析表明,腰形截面炭纤维比表面积大于圆形截面炭纤维,但其表面沟槽较圆形截面炭纤维浅。XPS分析表明,腰形截面炭纤维的表面活性略高于国产圆形截面炭纤维,但明显低于T300;界面剪切强度与层间剪切强度测试结果表明,腰形截面炭纤维/环氧复合材料的界面剪切强度和层间剪切强度均接近于T300/环氧复合材料,高于国产圆形截面炭纤维/环氧复合材料。