高燃烧效率含卤氧化剂包覆硼粉的制备及性能

为了提升硼粉的点火燃烧性能,采用高能球磨与喷雾干燥相结合的技术制备了4种微纳米B-Fe-Bi_(2)O_(3)@AP/PVDF复合物,根据其高热值和高燃烧效率的特点将四种复合物命名为μBHH_(c)、μBHC_(e)、nBHH_(c)及nBHC_(e),并对其形貌结构、热反应性、点火延迟、质量燃速和凝聚相产物进行了表征分析。结果表明,μBHH_(c)和μBHC_(e)复合物在氩气中最大热值达9.7 k J·g^(-1),最高燃烧效率达66.2%;在氧气中最大热值达14.6 k J·g^(-1),最高燃烧效率达93.3%,空气中氧化峰温在750~760℃之间。n BHH_(c)和n BHC_(e)复合物在氩气中最大热值达9.9 k J·g^(-1),最高燃烧效率达68.9%;在氧气中最大热值达14.8 k J·g^(-1),最高燃烧效率达97.2%,空气中氧化峰温在595~600℃之间。各类复合物的最高燃烧温度达1954~2011℃,其中n BHH_(c)复合物的点火延迟最短(26 ms),且质量燃速最高(1.84 g·s^(-1));μBHC_(e)复合物的点火延迟最长(39 ms),质量燃速也最低(0.80 g·s^(-1))。各类复合物燃烧产物主要由B_(2)O_(3)、B_(4)C及少量未完全燃烧的硼组成,形貌包含5~10μm的球体及10~20μm的片状物质。

强化多层次训练与实践的“科技写作与交流能力”课程体系建设

如何提升研究生的科技写作与交流能力是目前研究生教育中亟须破解的关键问题。文章针对航天动力专业对创新型人才培养的需求,以及研究生科技写作和交流方面存在的共性问题,开展了研究生科技写作与交流能力课程体系建设。综合运用多种教学方式提升教学效果,采用多层次的写作训练巩固学习成效,通过学生自行组织模拟学术会议进行综合性实践,结合覆盖全过程的考核方式,最大限度提升研究生的科技写作与交流能力,为创新型人才的培养提供有力支撑。

基于创新能力培养的航空航天大类本科毕业设计制度研究

本科毕业设计环节以培养既有实践能力又有创新意识和创新能力人才为根本目标。在系统梳理现有毕业设计方案的基础上,提出了现有模式成效不显著的问题。重点阐述了创新实践基地培养模式、研究生指导本科生的“传帮带”培养模式、基于“双导师制”的联合培养模式、基于新型教学资源和技术手段的多元化指导模式的优势,也指出了其在创新能力培养方面的不足。基于不足提出了建立更科学的培养制度建设方向,主要包括创新实践课程体系构建,毕业设计选题的标准化与过程管理的规范化,探索审核与评价标准改革等方面。

不同粒径黑火药点火过程中与纤维素壳体材料的热相互作用

为了研究点火装置中纤维素外壳对不同粒径黑火药固相反应放热特性、反应气相产物、点火燃烧特性等方面的影响,制备系列黑火药/纤维素复合物样品,并采用扫描电子显微镜表征其微观结构和形貌。通过同步热分析仪和傅里叶变换红外光谱仪联用,研究纤维素对黑火药热反应性能的影响。用氧弹量热仪测量各样品的爆热,利用综合燃烧诊断系统(高速相机和高速红外热像仪)获得黑火药及其纤维素复合物燃速与火焰温度分布。研究结果表明:纤维素会降低黑火药放热量,当纤维素含量为33.33%时,两种黑火药的总放热量分别降低了66.4%和58.5%;纤维素并未改变黑火药热解路径;黑火药的主要气相产物分别为H_(2)O、CO_(2)和NO_(2),与纤维素复合后除浓度变化外,气相产物种类保持不变;纤维素仅影响黑火药能量释放过程,但对不同粒径黑火药的能量释放影响的差别较小,与纤维素复合后能量释放变化仅相差3.1%。实验研究发现,小粒径黑火药及其纤维素复合物燃烧更剧烈,火焰面积更大、燃温更高;纤维素对黑火药的燃烧起消极作用,主要是降低黑火药的燃速和火焰辐射强度,火焰温度分别降低273.7℃和299.4℃;黑火药及其纤维素复合物的凝聚相产物形貌表明纤维素一定程度上促进了黑火药凝相产物团聚,即纤维素会降低其燃烧效率。

降速剂及其作用位点对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律

为研究降速剂对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律,将典型季铵盐和金刚烷衍生物两种高效降速剂引入核壳结构铝基复合颗粒Al@HMX和AP@Al,使其分别作用于HMX颗粒内部和AP颗粒表面,制备了4种含降速剂的铝基复合颗粒(Al/A@HMX,Al/B@HMX,AP@Al/A和AP@Al/B);采用扫描电子显微镜对样品形貌进行了表征;采用高速红外相机拍摄推进剂燃烧过程的火焰红外照片,并对推进剂的爆热、密度、点火延迟时间和燃速进行了测试。结果表明,加入惰性降速剂会导致推进剂爆热降低,而Al@HMX复合颗粒能部分抵消这一现象,使推进剂爆热值增加了338 J/g;降速剂能够抑制AP和HMX的热分解过程,使达到AlO辐射峰值前维持低强度的“平台段”;而引入Al@HMX后,推进剂的点火延迟时间比基础配方减小49.4%;在10~20 MPa范围内两种降速剂均能有效降低推进剂燃速,在此基础上采用Al@HMX可使含季铵盐丁羟四组元推进剂20 MPa下的燃速降低7.1 mm/s(38.4%),压强指数降至0.25;当降速剂作用于AP表面时,含质量分数1%季铵盐的推进剂在20 MPa下燃速可降低5.0 mm/s(27.3%)。

降速剂及其作用位点对三组元推进剂燃烧性能的影响规律研究

针对两种典型季铵盐和金刚烷衍生物降速剂,研究了其作用位点对推进剂点火燃烧性能的影响。基于两种不同结构的Al@AP和AP@Al复合颗粒,将降速剂分布在不同作用位置:即AP颗粒内部和表面。利用扫描电子显微镜(SEM-EDS)和计算机断层扫描(CT)等技术对所制备复合颗粒微观形貌和结构进行表征,研究了降速剂对推进剂爆热、点火延迟和燃烧性能的影响。惰性降速剂的加入会使得推进剂爆热值降低,但Al@AP复合颗粒的高反应活性能部分抵消这一现象。与机械混合方式相比,当降速剂作用于AP表面时能明显延缓推进剂点火过程,其中金刚烷衍生物能使推进剂点火延迟时间增加至420 ms,比基础配方增加了192%。在基体中直接加入降速剂可以有效降低推进剂燃速,但其降压强指数效果有限。铝基复合颗粒和降速剂的共同作用能显著降低推进剂的高压燃速和压强指数:当作用位置在AP内时,两种降速剂使推进剂1~20 MPa内压强指数从基础配方的0.45分别降低至0.20和0.33,同时可使10~20 MPa压强指数分别减小了48%和49%。

航空航天大类本科毕设培养方案及过程管理革新

面对航空航天大类本科招生制度特点及特色班本研衔接培养新需求,文章在系统梳理已有工科毕业设计管理制度和培养方案的基础上,分析了现有培养模式的优势与不足,总结了建立更科学合理的本科生实践环节培养制度,最终提出了航空航天大类本科毕设培养方案框架及过程管理策略。主要包括兼顾统一性和个性化的航空航天创新实践课程体系构建。毕业设计选题的标准化与实践环节过程管理的规范化,倡导设立优秀本科毕设基金,探索审核与评价标准改革等方面。重点考查毕业论文的创新能力和长期影响力,鼓励并引导本科生发表高水平学术论文,培养其团队协作意识和学术论文写作能力,最终提高毕业论文的质量。

含能燃速抑制剂的制备及其对AP分解的负催化效应

燃速抑制剂作为固体推进剂的核心功能组分,在降低固体推进剂高压燃速方面起关键作用。精准设计具有降速效应的季铵与醛基结构,获得高氮三氨基胍乙二醛二维共聚物(Triaminoguaniding Glyoxal two dimensional Copolymer,TAGP)含能配体,并与碱土金属离子K^(+)、Ba^(2+)和Ca^(2+)发生络合反应,制备系列新型含能燃速抑制剂(TAGP-M)。采用粉末衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜/能谱和差示扫描量热/热重联用等技术分析其形貌、结构和热稳定性,并研究这些含能燃速抑制剂对高氯酸铵(Ammonium Perchlorate,AP)热分解的负催化作用。研究结果表明:TAGP-K对AP转晶抑制最为显著,使AP的转晶吸热峰温提高5.9℃、低温分解峰峰温升高28.7℃;添加10 wt%的TAGP-K,可使AP的最大热分解速率降低58%;TAGP-Ca燃速抑制剂可使AP的释能效应集中在高温分解过程,AP/TAGP-Ca混合体系的放热量比纯AP提高50%以上;TAGP-Ca和TAGP-Ba燃速抑制剂在抑制含AP分解的同时提高了其释能效率;TAGP-M燃速抑制剂在分解过程中释放NH_(3)并与AP分解产物HClO_(4)结合,形成更难分解的M(ClO_(4)^(-))n;通过碱土离子与ClO_(4)^(-)离子强静电作用,抑制后者分解产生氧化性气氛,进而抑制AP高温放热反应过程。

四硝基并哌嗪(TNAD)与推进剂组分相容性的DSC法评估

采用差示扫描量热法(DSC),研究了四硝基并哌嗪(TNAD)与奥克托今(HMX)、黑索今(RDX)、二硝基哌嗪(DNP)、1.25/1-NC/NG混合物、3-硝基-1,2,4-3-己基铅(NTO-Pb)、铝粉(13.8μm)和吉钠(D INA)等含能组分的相容性;同时也研究了TNAD与聚乙二醇(M=10000)、二异氰酸酯(N-100)、2-硝基二苯胺(2-NDPA)、1,3-二甲基-1,3-二苯基脲(C2)、炭黑(C.B.)、三氧化二铝(A l2O3)、2,4-二羟基苯甲酸铜(β-Cu)、己二酸铜(AD-Cu)和邻苯二甲酸铅(φ-Pb)等惰性材料的相容性。研究表明:TNAD与NC+NG、RDX、NTO-Pb和PET相容性较好;与D INA、HMX轻微敏感;而对2-NDPA,φ-Pb,-βCu,AD-Cu和A l2O3等惰性材料敏感,与DNP、PEG,N-100,C2和C.B.等不相容。由此可见,TNAD能与推进剂主要组分相容,可在NC+NG体系的改性双基推进剂中应用。

含能材料物理化学性能理论预估研究进展

从含能材料领域的最近发展成果出发,讨论了该领域的主要研究方向,重点论述了当前含能材料物理化学性能理论预估的最新成果,主要包括量子化学、分子动力学或者半经验QSPR建模的方法预估含能材料的感度、燃烧爆轰性能、反应活性、固化机制与力学性能的研究进展。总结了目前存在的主要技术壁垒,包括缺乏完备统一的含能材料性能标准实验数据库,没有自主知识产权的商业化含能材料性能计算软件,且国际上商业软件对含能材料的物理化学性能的可靠预测仅局限于爆轰性能和燃烧性能。文献调研表明,我国需要进一步加强该领域研究,最终建立一个能评价含能材料性能与安全的综合软件平台。

N,N'-二硝基哌嗪的热分解机理及动力学研究

采用高压差示扫描量热（PDSC）、热重分析（TGA）和快速扫描傅立叶变换红外光谱（FTIR）等分析技术，研究了N，N′-二硝基哌嗪（DNP）的热分解机理；采用原位热裂池的丌IR技术分析分解过程的凝聚相变化，最终获得其热分解动力学方程和热分解与化学反应的具体过程。研究表明，0．1MPa下DNP发生挥发，不能正常分解；而在2、4、6MPa下DNP的分解过程较简单，先在217℃处出现一强吸热峰，它是由DNP熔融过程引起的，它随压强的变化不大，而后在244．2-251．7℃之间出现的主要放热峰，主放热峰之后300℃左右处有一小肩峰出现，且随着压强增大逐渐明显，这说明DNP在较高压强下出现了二次分解反应。采用3种不同计算方法所得的DNP分解活化能为103-124kJ·mol^-1；最后经过分析计算得到了DNP热分解机理函数。

四硝基并哌嗪的研究进展及在推进剂中的应用前景

综述了国内外近年来合成四硝基并哌嗪(TNAD)取得的进展,以及几种成熟的合成TNAD的方法;通过与RDX、HMX、DNP等其它硝胺类含能化合物的结构和性能对比分析,发现TNAD在很多方面性能优于RDX和HMX,尤其是它感度低而能量与它们相当,这使得TNAD在推进剂中将具有广阔的应用前景。将TNAD分别代替HMX和RDX用于改性双基推进剂中,进行能量的理论计算,发现它能在不明显降低比冲的条件下有效地降低了燃烧温度,是一种很好的能量添加剂。

固体推进剂中铝粉氧化过程及其燃烧效率影响因素

在对铝粉氧化过程和单颗粒燃烧过程分析的基础上,总结了导致铝粉团聚的主要因素,讨论了不同因素对铝粉燃烧效率的影响规律。这些因素包括铝粉粒度及含量、氧化剂种类、氧化剂粒度及级配和环境压力。随着铝粉粒度和含量的提高,铝粉燃烧效率降低;而随着氧化剂热值的提高,气相区的温度随之提高,铝粉的燃烧效率相对较高。对细AP而言,随着粒度的增大,铝粉团聚尺寸下降,燃烧效率明显提高;但对于粗AP而言,其粒度对铝粉燃烧效率影响较小。随着压力的提高,铝粉燃烧效率提高,但对于不同推进剂体系,压力的作用程度不同,对于含粗粒度AP的推进剂或铝粉含量较高的推进剂,压力对铝粉燃烧效率的影响较明显。

纳米核-壳型含能复合粒子的制备及应用研究进展

通过对比分析核-壳型纳米复合粒子的制备技术和应用领域,阐述了不同复合粒子所适合的制备方法,这些制备技术具有广阔发展前景。通过对比几种典型的纳米含能复合材料的结构及其性能,分析了这种类型的复合方式对改变单一超细含能粒子易团聚的性质、改善了含能材料综合性能等方面的积极作用;并分析了该材料制备技术在其它含能复合材料中的应用潜力,可以为含能复合材料合成及应用领域的人士提供一定的技术参考。

钙钛矿型复合氧化物催化剂应用研究进展

概述了钙钛矿型复合氧化物催化剂的结构特征,阐述了在光催化降解、汽车尾气净化、烟气催化脱硫、固体氧化物燃料电池以及固体推进剂催化燃烧等领域的应用研究进展,并分析了该类催化剂在各应用领域存在的技术难题以及发展前景。

四硝基并哌嗪的催化热分解及机理研究

采用高压差示扫描量热法(PDSC)、热重分析法(TGA)和快速扫描傅里叶变换红外光谱法(FT-IR),研究了四硝基并哌嗪(TNAD)的热分解机理,并采用FT-IR技术和TG/MS(质谱)联用分析了TNAD热分解过程的凝聚相变化,确认其热分解机理与化学反应过程。研究表明,在1MPa压力下TNAD的分解过程较简单,无熔融吸热峰出现,属固相分解,主要放热峰出现在212.5～251.7℃。NTO-Pb、TNAD/φ-Pb、β-Cu和AD-Cu等铅铜盐对TNAD的催化作用明显,都能使其热分解反应提前,相比之下,β-Cu和NTO-Pb催化效果更好。炭黑、Al_2O_3、Al等添加剂对TNAD起到稀释作用,缓和了分解放热过程,可起到稳定燃烧的作用。TNAD热分解主要有2个历程,分解过程中产生的主要气体产物为HCHO、NO、HCN和-C2_H_2、-CHO等碎片离子。

纳米燃烧催化剂Pb（Zr53Ti47）O3的共沉淀法制备及结构表征

采用共沉淀法制备锆钛酸铅（PZT）纳米粉体，在三种不同的共沉淀反应温度（0℃，25％和55％）下得到不同粒径的共沉淀前驱体，然后在不同的温度分别450％和550％下预合成反应2小时，650和750％下反应2．5小时，最后得到粒度分布均匀的PZT纳米粉体。通过SEM、XRD、TEM以及激光粒度分析，得出在0℃共沉淀反应体系中得到的前驱体在650和750％下反应2．5小时预合成的PZT纳米粉体粒度分布最均匀，粒径最小，平均粒径为200nm，没有团聚现象。得到的PZT粉体以前多被用于压电陶瓷原材料，现通过实验证实可以用作固体火箭推进剂的燃烧催化剂，可以稳定燃烧过程，具体研究成果将后续报道。

新型固体推进剂在未来国防中的作用及其发展趋势

通过介绍各国在高能固体推进剂技术方面的研究现状及今后的研究方向,说明了高能固体推进剂在国防科技领域得到了高度的重视和广泛的关注。并依据高能固体推进剂在现代武器装备中的重要地位和作用,以及未来高技术战争对武器的要求,阐明了高能固体推进剂有待发展的关键技术和研究方向,发展的内涵在于重视知识创新、加强技术创新和推进管理创新。

PEG/N100/NG弹性体胶片交联结构及其低温力学性能研究

通过DSC(差示扫描量热法)对PEG/N100/NG弹性体胶片的结构进行了研究,并分析了其静态和动态力学性能。研究表明,结晶的聚乙二醇(PEG)微粒在弹性体中作为应力集中物吸收了大量的拉伸能量,从而大大提高了PEG/N100/NG弹性体胶片的韧性,且PEG相对分子质量越大,PEG/N100/NG的交联结构越稳定,从而弹性体胶片的静态力学性能越好;随着PEG相对分子质量增大,动态模量曲线都发生了很大变化,储能模量E′下降,力学损耗E″和tanδ的β松弛峰温下降,相对强度先大幅提高,后略有下降;随着N100含量增加即R值增大,β松弛峰温即玻璃化转变温度Tg逐步下降,峰强度也随之下降。

四硝基并哌嗪在二甲基亚砜中的溶解结晶过程及晶体结构研究

采用扫描电子显微镜(SEM)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、X射线衍射(XRD)和密度泛函理论(DFT)等测试手段和方法研究一种硝胺化合物四硝基并哌嗪(TNAD)的溶解及结晶过程,表征了其晶体结构;并通过理论分析进一步研究了其晶胞参数和可能存在的分子构型。研究表明,TNAD在二甲基亚砜(DMSO)中溶解性良好,且溶解度曲线采用波尔兹曼函数拟合最合适;从过饱和的DMSO中能得到稳定的TNAD晶体,晶体属于四方晶系。扫描电镜观察晶体形状为规整的长方体。DFT分析表明TNAD可能存在5种不同构型,其中"椅-椅结合式异向构象"和"船-船结合式异向构象"最稳定。