硼基金属复合物的点火和燃烧特性研究进展

综述了近几年国内外硼基金属复合物点火和燃烧特性的最新研究进展,重点归纳了二元硼基金属复合物、三元硼基金属复合物和纳米硼基金属复合物的点火和燃烧研究现状,并对比了其优缺点,其中对二元硼基金属复合物的研究较为丰富,对三元硼基金属复合物的研究大多集中于制备方向,关于点火和燃烧特性研究较少,对纳米基金属复合物的点火燃烧机理尚不清楚。指出了硼基金属复合物未来的研究方向:(1)对于制备工艺较简单的二元硼基金属复合物,下一步应具体研究其工艺对产物性能的影响;(2)利用分子动力学和有限元分析的方法对其燃烧机理进一步分析;(3)关于纳米硼基金属复合物可考虑建立一种稳定悬浮液进一步探究其点火和燃烧机制。附参考文献71篇。

复合固体推进剂细观力学性能模拟研究进展

阐述了近年来国内外复合固体推进剂细观力学性能模拟的研究进展,分别从复合固体推进剂细观模型建立和数值模拟分析2个角度分别研究复合固体推进剂的宏观力学性能。介绍了复合固体推进剂细观模型建立的几种方法以及先进的数值模拟技术,综述了机器学习在复合推进剂细观力学性能研究中的应用,并结合当前研究动态和相关技术的进展,对该领域的未来进行展望。分析认为,在细观模型建立方面,分子动力学实现三维RVE计算模型是难点,重点关注含内部损伤的细观本构模型,克服推进剂小变形的不足;在细观尺度数值模拟计算方面,建议在充分包含的细观组成和计算资源成本之间取得平衡,进一步发展能够兼顾计算效率和准确度的复合固体推进剂细观尺度的模拟计算方法。

固体推进剂的流变性能及工艺仿真研究进展

固体推进剂药浆是一种高固含量悬浮液,其流变性能十分复杂。基于此,介绍了用于描述固体推进剂流变性能的非牛顿本构方程,回顾了近年来固体推进剂混合、浇铸、包覆工艺过程仿真的研究进展,列举出目前推进剂工艺仿真研究中存在的问题和不足,提出进一步开展混合工艺过程中固体推进剂流变性能仿真以及固体推进剂全工艺过程仿真的建议,以期为固体推进剂工艺设计及参数优化提供参考。

星型GAP与固体推进剂填料的表界面性能

采用动态接触角和界面张力仪,研究了星型GAP(S-GAP)与AP、RDX和HMX之间的表界面性能。结果表明,星型GAP与固体填料间的界面张力关系为γSL(S-GAP/RDX)<γSL(S-GAP/HMX)<γSL(S-GAP/AP);星型GAP与固体填料间的粘附功关系为Wa(S-GAP/AP)<Wa(S-GAP/RDX)<Wa(S-GAP/HMX)。星型GAP与固体填料间的粘接界面的作用力主要为界面分子间作用力。S-GAP与RDX、HMX之间主要由于氢键、偶极等作用而形成较强的界面作用;S-GAP与AP间由于分子间作用力较小,故界面作用较弱。

RDX包覆与某种键合剂的匹配性研究

用 PVAM(醋酸乙烯酸 -丙烯酸丁酯共聚物 )与 CAB(醋酸丁纤维素 )对 RDX进行包覆 ,并测试了含有包覆球的推进剂力学性能数据。结果表明 PVAM包覆的 RDX与键合剂的匹配使用可以改善推进剂的力学性能。

双金属有机化合物对星型聚叠氮缩水甘油醚推进剂燃烧性能的影响

研究了甲撑双水杨酸铅铜(PbCuDS)、β-雷锁辛酸铅铜(β-PbCu)、铅铜双金属复盐(PbCuMu)、4-硝基咪唑铅铜(PbCuNI)、没食子酸铋铅(BiPbGA)和没食子酸铋铜(BiCuGA)等双金属有机化合物及其与炭黑复配混合物对星型GAP(S-GAP)推进剂在2～20MPa燃烧性能的影响。结果表明,双金属有机化合物及其与炭黑的复配体系均明显地提高S-GAP推进剂的燃速,PbCuNI和BiCuGA与乙炔炭黑的复配体系使S-GAP推进剂在2～10MPa的燃速压强指数降至0.30以下。

浇铸无烟CMDB推进剂流变性能

为有效调节改性双基(CMDB)推进剂(主要组分为硝化棉、硝化甘油和黑索今)的流变性能,利用HAAKE旋转流变仪研究了增塑剂、高分子增稠剂及温度对CMDB推进剂流变特性的影响。结果表明,CMDB推进剂为具有屈服应力的假塑性流体,调整增塑剂硝化甘油与吉纳的比例(m(NG)∶m(DINA)=10∶1,8∶1,6∶1),当增塑剂比例降低,CMDB推进剂粘度和屈服值增大,流动活化能减小;高分子增稠剂含量增加,CMDB推进剂粘度明显增大,流动活化能减小;温度升高,CMDB推进剂粘度减小。

高能填料对星型GAP推进剂燃烧性能的影响

采用靶线法和单幅放大彩色摄影法分别测试了推进剂的燃速和火焰结构,研究了黑索今(RDX)、奥克托金(HMX)和高氯酸铵(AP)等高能填料的种类、粒度及其复配对星型聚叠氮缩水甘油醚(S-GAP)推进剂燃速、压强指数和火焰结构的影响。结果表明,以AP为填料的S-GAP推进剂的燃烧剧烈程度明显强于RDX和HMX基推进剂,AP基S-GAP推进剂的燃速明显高于RDX和HMX基GAP推进剂,尤其是细粒度AP可大幅度提高S-GAP推进剂的燃速;RDX或HMX与AP复配后,在一定程度上可降低S-GAP推进剂2～20MPa压强的压强指数。

三基色测量法在S-GAP推进剂火焰温度分布中的应用(英文)

介绍了一种测量推进剂火焰温度的新方法,即三基色测量法(PCM)。采用三基色测量法测试了S-GAP推进剂(以HMX为氧化剂)的燃烧火焰温度。结果表明,随着的压强增加,S-GAP火焰区更接近燃烧表面;随着推进剂中HMX的增加,暗区变薄。S-GAP推进剂的火焰温度分布呈等温线形式,1 MPa下火焰温度范围为970～1 600℃,当压强增大为3MPa时,火焰温度范围为1 200～2 200℃。PCM法与热电偶方法测量的最高燃烧火焰温度值较为接近。

含偶氮四唑胍的RDX-CMDB推进剂的燃烧性能和热行为研究

采用浇铸工艺制备了GZT部分取代RDX的系列RDX-CMDB推进剂样品。研究了GZT对不含催化剂的RDX-CMDB推进剂的燃速、压强指数及燃烧火焰结构等燃烧性能的影响,并采用TG-DTG和DSC实验,初步研究了含GZT的RDX-CMDB推进剂的热行为。结果发现,GZT对推进剂的火焰温度、火焰的暗区厚度、燃面上的亮点数目和燃烧表面对凝聚相的温度梯度等都呈现一定规律性的影响;在1～10 MPa范围内,GZT使RDX-CMDB推进剂的燃速升高,压强指数降低。热行为研究表明,加入GZT时,推进剂的DSC曲线上出现一个单独的放热分解峰,对应TG曲线上也表现出一个单独的失重过程。

偶氮四唑胍对含催化剂的RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响研究

采用浇注工艺制备了GZT部分取代RDX的系列含催化剂的RDX-CMDB推进剂样品。研究了GZT对含催化剂的RDX-CMDB推进剂的燃速、压强指数及燃烧火焰结构等燃烧性能的影响,对比分析了GZT对含催化剂和不含催化剂的RDX-CMDB推进剂燃烧行为影响不同的原因,并采用DSC实验初步研究了含GZT和催化剂的RDX-CMDB推进剂的热行为。结果发现,GZT对推进剂的火焰温度、火焰的暗区厚度、燃面上的亮点数目、燃烧表面对凝聚相的温度梯度等都呈现一定规律性的影响;在1～10 MPa内,GZT使含催化剂的RDX-CMDB推进剂燃速降低,压强指数升高;热行为研究表明,含催化剂的GZT-RDX-CMDB推进剂的DSC曲线上出现了GZT单独分解峰,且DSC的第一分解峰温随GZT的加入而减小。

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑的合成及理论研究

以二氯乙二肟为原料,经取代反应和环化反应合成了1,1′-二羟基-5,5′-联四唑(H2DHBT),总收率为73.4%。用DSC研究了H2DHBT的热稳定性,其放热分解峰温为231.46℃。根据量子化学计算结果得到优化几何构型的理论密度为1.789g/cm3,固相生成焓为558.9kJ/mol。用Kamlet-Jacbos公式预估的H2DHBT的爆速和爆压分别为8 475m/s和32.4GPa。结果表明,H2DHBT制备工艺简单,具有较好的热稳定性和爆轰性能,通过羟基的去质子化,可作为含能阴离子候选物。

新型高能量密度材料DNTF的热分解特性

通过DSC、TG研究了DNTF及DNTF与催化剂体系的热分解,分析了不同压力条件下DNTF的分解特性及分解规律。结果表明,在压力升高时,DNTF的熔融吸热峰温几乎不变,但其主要放热分解峰温在2M Pa以后向高温方向移动,分解反应变得较为剧烈,与常压相比,分解放热明显增加,且随着压力增加,主分解峰后的二次分解渐渐明显。在压力作用下,分解气相产物加强了对凝聚相产物的催化作用,出现了二次分解。计算了分解过程的动力学参数,DNTF在常压与2M Pa压力下分解动力学参数变化很大,常压下Ea=58.8 kJ/m o l,lnA=1.08-s 1;2M Pa下Ea=205.1 kJ/m o l,lnA=33.64 s-1;说明高压下的分解规律发生了变化。讨论了压力及催化剂对DNTF热分解过程的影响。

NEPE推进剂固化交联的流变学研究

采用动态流变学方法研究了硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的固化历程.结果表明,推进剂固化初期(黏流态)的储能模量(G′)和损耗模量(G″)随时间增加缓慢增大,G′<G″;固化中期推进剂药浆形成凝胶,G′和G″显著提高,且G′逐渐接近并超过G″;固化末期(黏弹态)的G′和G″随时间增大而趋于稳定,G′(～106Pa)明显大于G″(～105Pa).温度升高推进剂的凝胶时间(tgel)缩短,但推进剂在凝胶点和固化结束时的储能模量G′gel(622～781 Pa)和G′∞(831.1×103～868.3×103Pa)的变化不大.推进剂在固化初期(反应控制阶段)符合一级反应动力学关系,推进剂的固化过程符合Hsich动力学模型,由反应速率常数(kc)、凝胶时间(tgel)和特征松弛时间(τ)得到推进剂的表观反应活化能ΔEc,ΔEg和ΔEτ分别为129.6,122.1和120.6 kJ/mol.

硝化棉包覆黑索今的新方法

加入一种表面活性剂可以制得稳定的NC RDX包覆球 ,介绍了NC RDX包覆球的工艺方法。与不加表面活性剂的包覆球作了比较 ,分析了表面活性剂的作用机理和包覆球的粒度分布特征。

溶胀法测定NEPE推进剂的交联密度

为分析NEPE推进剂的交联网络与推进剂性能的相互关系,研究了溶胀法的试验条件对推进剂相对交联密度的影响。结果表明,用溶胀法测量NEPE推进剂的相对交联密度具有较好的重复性,以甲苯为溶剂,在25℃溶胀48h以上测得推进剂的相对交联密度（ve）和相对交联点间的相对平均分子质量分别为0.5832×10^-4-0.5899×10^-4mol/cm^3和4027-4074 g/mol;用溶胀法测量的少烟NEPE推进剂的交联网络结构参数（G、ve和Mc等）与推进剂力学性能（E、σm、εm、εb等）的变化一致。

AP/Al/CMDB推进剂表面和界面性能研究

采用动态接触角和界面张力仪研究了氮含量不同的硝化棉(NC)与不同粒度的高氯酸铵(AP)表面性能以及NC与填料之间的界面性能,研究了界面性能对含AP和铝粉(Al)改性双基推进剂(AP/Al/CMDB)力学性能的影响。结果表明,NC的氮含量越低,AP的粒度越小,它们的表面张力以及其极性分量和非极性分量愈大。同时AP的粒度越小,NC与AP间界面张力和粘附功越小;但由于界面张力减小的效应强于粘附功越小的效应,推进剂的抗拉强度仍增大。而NC氮含量愈小,NC与AP间界面张力越小、粘附功愈大,推进剂抗拉强度增强。

PNTO在GAP推进剂燃烧中的催化特性

利用现代燃烧诊断技术对ＰＮＴＯＧＡＰ推进剂中的ＰＮＴＯ的催化特性进行了探讨，认为ＰＮＴＯ的催化机理与普通铅盐明显不同。ＰＮＴＯ是燃烧反应中心，它加速了ＧＡＰ推进剂的燃烧，其作用部位在凝聚相。单独使用ＰＮＴＯ可使ＲＤＸ／ＧＡＰ／ＮＧ推进剂的燃速压力指数降低至０．５左右。

富燃料推进剂的研制现状及展望

分析了固体火箭冲压发动机对富燃料推进剂的要求, 重点介绍了国内外镁铝、碳氢燃料和含硼富燃料推进剂应用及研究现状, 提出了高性能富燃料推进剂研制中急需解决的关键技术和技术途径, 并根据冲压发动机的特点, 指出今后应开展能量可控的膏状富燃料推进剂、高能GAP/ADN/B推进剂和低特征信号富燃料推进剂的研制。

硝酸酯对RDX基含铝炸药驱动能力的影响

为了研究硝酸酯对RDX基含铝炸药驱动能力的影响,采用圆筒试验研究了含硝酸酯的RDX基含铝炸药加速圆筒壁膨胀速度和格尼能的变化过程,并与不含硝酸酯的RDX基含铝炸药进行了对比,分析了硝酸酯对炸药能量释放特性及金属驱动能力的影响。结果表明,硝酸酯可改善RDX基含铝炸药的铝氧比,改变其反应速率;在反应初期,含硝酸酯的RDX基炸药加速筒壁的速度低于不含硝酸酯的炸药,而在爆炸反应中后期,含硝酸酯的RDX基炸药加速筒壁的速度以及格尼能均高于不含硝酸酯的炸药;含硝酸酯的RDX基含铝炸药的能量释放特性使其适合用于破片战斗部中,可提高其金属驱动能力。