“新型含能材料研讨会文集”简介

国防科工委固体推进剂专业组于1992年8月在烟台市召开了“新型含能材料学术研讨会”,与会专家们就新型叠氮增型剂,叠氮粘合剂和高能量密度材料(HEDM)进行了充分研讨. 会上发表论文十五篇,内容涉及叠氮含能材料的合成、表征及在固体推进剂中的应用;高能量密度材料(HEDM)的国外研究状况、合成探索研究、理论计算等方面.在此基础上,会议就以上诸方面     

美国高能量密度物质研究综述

高能量密度物质(HEDM)是美国1991年度二十项关键技术之一,为了引起国内对HEDM 研究的重视,概述了 HEDM 的研究概况,重点介绍了 HEDM 中有机化合物的研究状况.     

水反应金属燃料能量特性分析

提出了水反应金属燃料与水/金属燃料发动机概念;通过比较多种化学推进剂能量特性,可知水反应金属燃料能量密度明显高于传统火箭燃料,可以预见它在水下高速推进系统中具有广阔应用前景;通过热力计算,分析了水反应金属燃料能量特性的影响因素.     

高能量密度化合物推进剂和反物质推进剂

美国空军发起的新型推进系统开发计划的进展情况表明,只要有一定的经费保证,到2000年就可以研制出以高能量密度化合物作为推进剂的火箭,利用反物质的推进系统也可能在21世纪初问世。以高能量密度化合物或反物质作为推进剂的火箭的有效载荷人轨能力将比目前所用的液体或固体助推火箭大4～10倍,这将大大增加部署特大型SDI空间平台和进行行星际飞行的可行性。 两年来的研究工作取得了预想不到的进展。研究表明,把高能量密度物质(HEDM)添加到普通火箭推进剂中能够使火箭的比冲提高到目前的2～4倍。     

高能量密度材料(HEDM)研究开发现状及展望

综述了高能量密度材料计划的由来和目标、计算机辅助分子设计在研究开发中的作用,分张力环和笼形化合物、氮杂环化合物、无环化合物、氮簇和氧簇分子、激发态材料5大类讨论了它们实现高能的机理和研究开发现状,运用国外量子化学研究成果说明了它们结构和稳定性,提出未来将按三个层次,即近、中、远三阶段发展的学术观点,分析了各阶段研究重点、关键技术和开发前景.     

美国高能量密度材料研究

高能量密度材料（HEDM）是用作炸药、推进剂或火工品的高能量组分的合成物。这类材料广泛用于所有战略武器系统和战术武器系统，并在所有军种中装备使用。高能量密度材料除了大大提高弹药性能外，还将使弹药危险性低、不易损坏、更可靠和使用寿命更长。目前研究的主要目标是研究国防所需的低信号特征和对环境危险性低的新型推进剂。高能量密度材料在推进剂应用方面的目标与效益分别对：a．用于低目标特征的战略导弹推进其目标是：提高现有可观测发动机运载性能；实现无可见的或凝结尾迹的目标特征；使红外目标特征减至1／60。雷达横截面积…     

国外固体推进剂技术现状和发展趋势

总结了固体推进剂技术发展情况，综述了国外固体推进剂技术现状，重点介绍了国外高能量密度材料、含能粘合剂及增塑性，氧化剂，添加剂以及新型固体推进情况，并提出了固体推进剂技术今后的发展趋势。     

呋咱系列高能量密度材料的发展

呋咱环是一种氮杂环含能基团。具有生成焓高、热稳定性好和环内存在活性氧的特点,是设计高能量密度材料的一种非常有效的结构单元。文中综述了当前各国呋咱系列研究开发现状,包括各种单呋咱、二呋咱、长链呋咱、大环呋咱、稠环呋咱等化合物的结构、合成路线、安全性能以及推进剂性能。     

铝粉燃料与水反应的研究进展

Al/H2O反应具有高能量密度,可用于水下推进和太空发动机中。对水反应Al粉燃料的制备和Al/H2O燃烧反应的研究现状进行了综述。通过分析认为,Al的超细化和对其包覆处理能提高Al粉的抗氧化能力与水反应活性,可改善Al粉贮存性能及水反应的燃烧性能。阐述了Al粉点火、水反应燃烧机理及其影响因素,对Al/H2O反应进一步研究的重点及其应用前景进行了展望。     

硝基立方烷及其氮杂衍生物的能量特性计算研究

硝基立方烷及其氮杂衍生物是高能量密度材料的重要目标化合物类型之一。据此详细计算分析了硝基立方烷（从二硝基到八硝基立方烷）和四硝基四氮的杂立方烷分别在产单元推进剂，ＨＴＰＢ／Ａｌ，ＰＥＧ／ＮＧ／Ａｌ，ＧＡＰ／ＮＧ／Ａｌ体系中的能量特性。结果表明，硝基取代数大于４的立方烷和四硝基四氮杂立方烷的能量特性明显优于ＨＭＸ。     

国外高能量密度材料与目标化合物CL—20的进展

介绍了国外高能量密度材料(HEDM)发展的新动态。以多硝基/硝胺基多环化合物和主体笼形化合物等的开发研究作为契机,HEDM发展进入了一个新的阶段。CL-20即六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)是一个很有前途的多环硝胺主体笼形化合物,本文着重评述它的结构、性能、应用及合成途径。认为通过它的六氮杂前驱物体系的基团转化而引入硝基的途径是可取的。     

高能高密度材料组成的低信号特征固体推进剂

采用含能粘合剂ＴＧＡＰ，ＴＢＡＭＯ，增塑剂ＢＴＴＮ和ＡＺＰＬ－４以及氧化剂ＨＮＩＷ组成一种新型的无铝无氯推进剂，从理论上对这种高能高密度材料的组成的推进剂的能量特性、工艺性能、燃烧性能及安全性能作了分析和评估。结果表明，对于ＨＮＩＷ含量为８４％的配方，ＡＺＰＬ－４或ＢＴＴＮ为７％时，其理论比冲分别为２５５ｓ和２５８ｓ，密度分别为１．８８７ｇ／ｃｍ３和１．９１２ｇ／ｃｍ３，氧系数大于１．１；用少量的铝粉代替ＨＮＩＷ，其理论比冲、密度明显上升；８４％固体含量的推进剂仍可采用现有浇注装药工艺。由此可见，这类仅由Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ四种元素组成的推进剂的氧系数较高，可制成有较好综合性能的低信号特征复合团体推进剂。     

Characterizing high-energy-density propellants for space propulsion applications

A technique for computationally determining the thermophysical properties of high-energy-density matter (HEDM) propellants is presented. HEDM compounds are of interest in the liquid rocket engine industry due to their high density and high energy content relative to existing industry-standard propellants. In order to accurately model rocket engine performance, cost and weight in a conceptual design environment, several thermodynamic and physical properties are required over a range of temperatures and pressures. The approach presented here combines quantum mechanical and molecular dynamic (MD) calculations and group additivity methods. A method for improving the force field model coefficients used in the MD is included. This approach is used to determine thermophysical properties for two HEDM compounds of interest: quadricyclane and 2-azido-N,N-dimethylethanamine (DMAZ). The modified force field approach provides results that more accurately match experimental data than the unmodified approach. Launch vehicle and Lunar lander case studies are presented to quantify the system level impact of employing quadricyclane and DMAZ rather than industry standard propellants. In both cases, the use of HEDM propellants provides reductions in vehicle mass compared to industry standard propellants. The results demonstrate that HEDM propellants can be an attractive technology for future launch vehicle and Lunar lander applications.     

HNIW中间体纯度测定方法

建立了测定六硝六氮杂异戊兹烷基(HNIW)两个主要中间体四乙酰基六氮杂异戊兹烷(TAIW)和四乙酰基二苄基六氮杂异戊兹烷(TADB IW)纯度的高效液相色谱法。采用二极管阵列紫外检测器检测,检测波长230 nm;中间体TAIW采用水作溶剂,DE-613反相色谱柱,甲醇流动相分离;中间体TADB IW采用冰醋酸溶解后水稀释,Symm etry-C18反相色谱柱,甲醇-水流动相分离。结果表明,两中间体分析方法标准偏差均小于1.0%,标准样品回收率均在100.0%左右,准确度和精密度较好,满足HNIW生产工艺和质量控制要求。     

叠氮复合固体推进剂技术研究

分析了航天器和导弹武器系统对固体推进剂提出的新的要求和实现这些要求的技术途径。介绍了国外研制低特征信号叠氮固体推进剂的主要原材料叠氮粘合剂、含能增塑剂、高能高密度氧化剂的发展概况和关键技术。分析认为，由以上材料组成的叠氮复合固体推进剂具有含能量高、密度大、发动机排气羽烟对微波、激光和可见光的透过率高等特征，因此这是一种很有前途的新型推进剂。     

1,5-二氨基四唑含能配合物的制备、表征及其催化性能研究

合成出2种以1,5-二氨基四唑(DAT)为配体,苦味酸根为外界,钴和铜为中心离子的含能配合物,并对其结构进行了表征.运用示差扫描热分析(DSC)方法,就目标化合物对高氯酸铵(AP)、奥克托金(HMX)和六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)热分解的影响进行了研究.利用电荷耦合器件(CCD)燃速测定系统,研究了目标化合物对缩水...     

空间等离子体源与测试系统设计

文章介绍了空间等离子体源与测试系统的设计方法。为了实现具有较高能量的低密度等离子体环境,首先在源入口处设计水平与垂直两种微波输入模式,提高电子的密度和温度,然后在源出口处设计装有几何调节栅和电位调节网的扩散杯,调节电子密度和温度。