复合固体推进剂药浆粘度的预估

本文通过对影响固体推进剂药浆粘度的因素进行分析和相关试验,导得了药浆粘度预估的数学关系式。试验结果表明,对含过氯酸铵推进剂药浆粘度的预估值93％的数据在实验值的±15％内;对含铝粉推进剂药浆粘度的预估值92％的数据在实测值的±20％范围内。     

AP包覆硼对富燃推进剂药浆流变特性的影响

用四种不同量AP包覆的硼粉,对硼含量达30%的富燃推进剂实验配方中的药浆流变特性进行了研究,结果表明:20%AP包覆硼粉的含硼富燃固体推进剂药浆的流变性与另三种硼粉的明显不同———近6h粘度为2 2kPa·s,屈服值在300Pa以下,表明其药浆流平性好并可满足浇铸要求。20%AP包覆硼的合适包覆量、包覆完整的表面性质及近似球型粒子的形状决定了其药浆的流变特性最优。     

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。     

平面叶栅内固体粒子运动特性的研究

在利用高速摄影技术获得固体粒子在平面叶栅内运动特性的基础上, 采用Lagrangian轨迹法分别在考虑与不考虑边界层影响的情况下, 计算了固体粒子在叶栅内的运动轨迹和速度。通过与实验结果的比较发现:在利用Lagrangian法计算固体粒子的运动特性时, 对于尺寸比较大的粒子可以不考虑边界层的影响, 而对于尺寸比较小的粒子则需考虑边界层的影响。      

含滑石水基氧化铝陶瓷料浆流变性能研究

通过流变实验分析了滑石含量及球磨工艺对水基氧化铝陶瓷料浆流变性的影响。结果表明:滑石含量为0至4wt％时,随着滑石含量的增加,氧化铝料浆的静态粘度略有增大,且含有滑石的氧化铝料浆表现出明显的触变性;特定滑石含量(0.5wt％)的氧化铝料浆(体浓度55vol％)球磨时间为16～18h时,粘度达到最小值,流动性最好。     

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。     

平面叶栅内固体粒子运动特性的实验研究

 利用ＮａｃＥ－１０型高速摄影机拍摄了流经平面叶栅的气固两相流中固体粒子的运动过程；在ＭｏｖｉｅｓＭｏｄｅｌ１００型胶片运动分析仪上对固体粒子的运动轨迹和速度进行了分析；并讨论了粒子的尺寸、初始速度的大小和方向对粒子在叶栅内运动特性的影响。     

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。     

影响Al2O3凝相尺寸分布的因素

用激光全息装置测量含铝复合推进剂燃烧场凝聚相的尺寸分布，分辨率为5μm。分析了滞留时间、铝粉含量(2%～16%)和燃烧室压强(0.1MPa～4MPa)对凝相粒子尺寸分布的影响。实验表明，粒子总数随滞留时间减少，粒子越大,减少的相对比例越大；粒子尺寸分布不随燃烧室压强和推进剂铝粉含量变化。     

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。     

成果简介

成果简介１复合固体推进剂振动成型工艺本成果采用宏观的模型对复合固体推进剂振动浇注过程的机理进行理论分析，对药浆流平性进行了定量测定，当建立物理数学模型打下了基础。自行设计了真空振动浇注试验装置，并建立了适用的装药系统，采用多种高固体含量、超细氧化剂含...     

PB类助剂对硝酸酯增塑聚醚推进剂性能的影响

为改善硝酸酯增塑聚醚推进剂药浆的工艺性能，考察了自制PB类功能助剂对该推进剂工艺和力学等性能的影响。结果表明：PB类助剂可降低药浆的粘度与屈服值，延长适用期；同时具有键合功效，可保持推进剂良好的力学性能，具有多功能作用，是该类推进剂较好的功能助剂。     

复合固体推进剂性能的一个转折点

复合固体推进剂其结构可视为有机液体粘合剂和无机固体填料两部分组成。其固体填料的重量百分数已达八十以上。所以固钵填料的含量,颗粒级配,颗粒形状及颗粒的表面性质将对装药工艺和推进剂药柱性能产生很大影响。本文通过对固体氧化剂颗粒的性质研究,并对氧化剂颗粒对药浆流变性、力学性能和燃烧性能影响的资料作了初步分析发现:在氧化剂颗粒临界直径附近处,各项性能存在着一个转折点。我们可以利用这个转折点来进行配方设计,调节配方性能的依据。对该转折点的认识,将有利于进一步开展性能研究和预测,对转折点存在的机理也有待于进一步探讨。     

一种新型的粒子尺寸分析仪

本文主要描述了激光测量固体粒子的原理以及激光粒子尺寸分析仪的结构、测量范围及主要优点,并指出用几种不同原理的测试仪器测量得到的结果不同。     

影响Al2O3凝相尺寸分布的因素

用激光全息装置测量含铝复合推进剂燃烧场凝聚相的分布，分辨率为5μm。分析了滞留时间、铝粉含量（2％－16％）和燃烧室压强（0.1MPa-4MPa）对凝相粒子尺寸分布的影响，实验表明，粒子总数随滞留时间减少，粒子越大，减少的相对比例越大；粒子尺寸分布不随燃烧室压强和推进剂铝粉含量变化。     

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。     

推进剂药浆粘弹性特征研究

用ＣＶ２０Ｎ流变仪研究了ＨＴＰＢ推进剂、ＣＴＰＢ推进剂和聚醚推进剂药浆的粘弹性特征。结果表明：推进剂药浆为粘弹性流体,复合粘度随推进剂品种、配方特点、频率范围不同而呈不同变化规律,复合模量、损耗模量和贮能模量随频率增加均呈上升趋势;损耗模量一般比相应贮能模量高约一个数量级;贮能模量存在数个衰减峰;衰减峰与损耗角正切峰成对映。提出了推进剂药浆流体的结构模式,并用它解释了药浆的粘弹性。     

颗粒级配优化研究——滚动级配法

提出了一个颗粒级配优化新理论——滚动级配法。揭示了宽广级配范围内,在相同配方系和相等颗粒比表面条件下粘度最低的级配规律。用这一理论指导配方设计时,不仅药浆工艺性能最好而且有较宽的配方“自由度”以满足弹道和力学性能的要求。本研究全部实验结果表明:凡是符合滚动级配法的推进剂配方,其药浆粘度最低;反之,粘度就大。认为“最紧密排列理论”是滚动级配法的特例。     

固相含量对Al2O3料浆及瓷体性能的影响

研究了固相浓度对用于凝胶注成型的Al2O3料浆的粘度和流动性能的影响,并分析了由不同浓度的料浆制得的瓷体结构和性能与料浆浓度的关系.结果表明,控制合适的体浓度对于获得适合浇注的高性能料浆是必要的.同时由于料浆浓度会影响球磨效率和坯体密度,因此会对最终瓷体的质量有较大影响.在本文的实验条件下,料浆中固相的最佳含量为50vol%.     

含铝金属化浆体推进剂火箭发动机燃烧性能试验研究

为研究含铝浆体推进剂的燃烧特性,对浆体推进剂模型火箭发动机开展了一系列试验研究。分别将质量分数为21%的纳米铝粉颗粒以及质量分数为12%的氢化铝复合粒子加入到JP-10燃料中,对比分析了浆体燃料与纯净燃料在燃烧性能方面的差异。燃烧试验的氧燃比为1.6~2.0。试验结果表明:与纯净JP-10燃料相比,加入金属颗粒的JP-10浆体燃料在雾化和燃烧过程中产生了严重的结块聚集效应,导致其燃烧效率与质量比冲明显降低,而由于浆体燃料密度远大于纯净JP-10燃料,含纳米铝颗粒的浆体燃料的密度比冲相比于纯净JP-10燃料有大幅提高,提高幅度为5.5%~14.6%。试验还发现浆体燃料的点火延迟略低于纯净JP-10燃料,金属颗粒的加入对推进剂点火性能有积极的影响。试验中采集了喷管出口的固体燃烧产物并进行了XRD,EDS,SEM,TEM等多种手段分析,发现浆体燃料中铝的氧化率约为64%~74%,颗粒团聚现象明显,主要呈球形,尺寸分布不均,约为500nm~3μm。