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。

GAP推进剂粘合剂固化体系力学性能的研究

在保证推进剂加工工艺性能和能量性能的前提下,通过化学共聚的方法,选用主链柔顺性较好、且在推进剂中可单独用作含能粘合剂的3,3-双(叠氮甲基)氧丁环/四氢呋喃的共聚物(BAMO/THF)来改善聚叠氮缩水甘油醚(GAP)交联网络结构,在此基础上再加入合适的扩链剂和交联剂,所得弹性体的力学性能有大幅度的提高。当固化参数R=1.3,m(GAP)∶m(BAMO/THF)=75∶25,以1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)/多异氰酸酯(N100)为固化剂,胶片的拉伸强度可达到1.03MPa,断裂伸长率达到505.3%。

原位拉伸扫描电镜法研究GAP推进剂的损伤行为

采用原位拉伸扫描电镜研究了GAP推进剂的损伤演化过程,并结合数字图像技术和分形维数的方法对裂纹演化进行了定量分析。结果表明,GAP推进剂在拉伸过程中的破坏首先发生在大粒径的AP颗粒集中分布区域,紧邻AP颗粒间少量的黏合剂基体断裂及脱粘;然后再到分散分布区域的AP颗粒及其附近位置处与黏合剂基体的脱粘;拉伸前期裂纹增加较为迅速,其后缓慢增加直到推进剂整体断裂;拉伸速率越慢,拉伸前期裂纹增加越快,且整个拉伸过程损伤程度越大;其中,拉伸速率为0.05 mm/min的拉伸过程损伤程度最为显著。

AP/RDX/HMX对GAP推进剂药浆流变性能的影响

利用高级扩展流变仪(ARES),研究了氧化剂AP、RDX、HMX对GAP高能微烟推进剂药浆流变性能的影响。结果表明,在硝酸酯增塑GAP粘合剂体系中加入AP颗粒,推进剂药浆在大剪切作用下的稳态粘度、触变环面积以及小剪切作用下的动态储能模量以及损耗模量均大幅增大,药浆流变性能差,但药浆粘度增长缓慢,可用于浇注的适用期较长;在硝酸酯增塑GAP粘合剂体系中加入RDX或HMX,推进剂药浆在大剪切作用下的稳态粘度、触变环面积以及小剪切作用下的动态储能模量以及损耗模量均较小,药浆初期流动性相对较好,但药浆粘度增长较快,适用期较短。在HMX/NE/GAP体系中加入1%的AP,可使药浆粘度快速增长阶段滞后,达到延长药浆适用期的作用。

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。

燃速催化剂LBC对GAP推进剂主要组分热分解行为的影响

通过线性升温条件下的热重(TG)分析和差示扫描量热法(DSC),分别研究了铅盐燃速催化剂LBC对AP、HMX和GAP粘合剂体系等GAP推进剂主要组分热分解行为的影响,测定和比较了它们的热分解特征量和质量损失。证实LBC促进了AP高温分解温度的降低及其低温段的放热量增加,并使其低温段的热分解速率加快,对AP的热分解行为产生明显的催化作用;对GAP粘合剂的放热峰温和质量损失的影响不明显,但对硝酸酯增塑剂和纯GAP的放热量产生显著影响;对HMX的热分解行为几乎没有影响。

采用叠氮基炔基点击化学方法提高GAP推进剂力学性能研究

为了改善GAP推进剂的力学性能,研究了在GAP胶片制备中添加端炔基PEG400(C≡PEG400)与端炔基PET4000(C≡PET4000)2种炔类交联剂对GAP胶片交联密度、玻璃化温度、力学性能的影响。结果表明,在添加炔类交联剂之后,胶片的交联密度上升,玻璃化温度存在相应的升高,拉伸强度也有明显提高;而其断裂延伸率在添加C≡PEG400后会有所下降,添加C≡PET4000后上升。

GAP与GAP推进剂的研究进展

综述了含能粘结剂聚叠氮缩水甘油醚（ＧＡＰ）的各种合成方法及其物化性能、热分解特性研究，评估了ＧＡＰ的安全性，介绍了国外对以ＧＡＰ为粘结剂的各种ＧＡＰ推进剂的研究进展。

变推力发动机用高压强指数GAP推进剂的燃烧性能研究

为了获得变推力发动机用高压强指数聚叠氮缩水甘油醚(GAP)推进剂配方,采用靶线法研究了氧化剂的种类、粒径及配比、燃速催化剂的种类及含量、以及增塑比对GAP推进剂静态燃烧性能的影响规律,采用∅118标准试验发动机对GAP推进剂进行了动态燃烧性能测试。研究表明,通过综合因素调节获得了一种高压强指数GAP推进剂配方,且当燃速催化剂RC-4含量1%时,GAP推进剂在1~15 MPa范围的动态压强指数高达0.66,满足变推力发动机对推进剂压强指数的要求,同时高压区间(9~15 MPa)的动态压强指数为0.51,低于1~15 MPa的压强指数,这有利于推进剂在高压范围内的稳定燃烧,为变推力发动机在高压范围内的正常工作提供依据。

氟化石墨烯包覆硼氢化镁的制备及其在GAP推进剂中的应用研究

储氢材料具有氢含量高,在燃烧过程中产生的燃气平均相对分子质量小等优势,可用于提升固体推进剂等含能材料的比冲。硼氢化镁的氢含量高达14.9%,且含有的B和Mg元素,在燃烧过程中可释放大量的热。文中设计并制备了氟化石墨烯(FGS),并采用液相自组装方式制备了FGS@Mg(BH_(4))_(2)复合物,分别研究了Mg(BH_(4))_(2)和FGS@Mg(BH_(4))_(2)与推进剂常用组分的相容性及药浆的安全性能。结果表明,采用少量的氟化石墨烯即可实现对Mg(BH_(4))_(2)的包覆,包覆后对Mg(BH_(4))_(2)的氢含量影响不大。Mg(BH_(4))_(2)与HMX、CL-20和HTPB相容性良好,但是与GAP粘合剂和AP相容性差,尤其是GAP推进剂药浆加入Mg(BH_(4))_(2)后,推进剂的摩擦感度和撞击感度很差,甚至引起燃烧等现象。采用FGS@Mg(BH_(4))_(2)复合物替代Mg(BH_(4))_(2)后,其与GAP粘合剂和AP相容性均得到了明显的改善,且含有FGS@Mg(BH_(4))_(2)的GAP推进剂药浆的摩擦感度和撞击感度均有明显提高,撞击感度均大于16 J,摩擦感度均小于32%。

GAP/PET/RDX基推进剂的动态冲击及点火响应行为

针对含不同粒度环三亚甲基三硝胺(RDX)的叠氮缩水甘油醚(GAP)推进剂和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)推进剂,利用分离式霍普金森压杆装置开展高应变率(1000~6000s^(-1))动态冲击实验,同时结合高速摄影和数字全息光学测量技术,采用3台高速摄像机同步观测推进剂在撞击条件下损伤演化、点火响应和能量增长过程。结果表明,GAP基推进剂在高应变率压缩下的强度极限较PET基推进剂最大提升了一倍,弹性模量在不同应变率下均提升了一倍以上;中等粒度RDX较粗粒度RDX推进剂的强度极限最大提升了80%,弹性模量最大提升了148%;此外,GAP基推进剂较PET基推进剂、粗粒度较中粒度推进剂在高应变率压缩条件下更易点火,但中粒度推进剂的燃烧反应较粗粒度更加剧烈和完全。

GAP/CL-20推进剂在快速热刺激下的自着火特性

为了探究不同温度与压强对GAP/CL-20推进剂安全性能的影响,采用快速压缩机实验平台并结合高速成像以及动态压强采集技术对GAP/CL-20推进剂在快速热刺激下的自着火行为进行分析,并得出其相应的自着火边界。结果表明,GAP/CL-20推进剂样品的燃烧分为热解与着火两个阶段,且整体呈现出逐层燃烧并剥离的特点;样品的右侧面与棱角位置则会由于压缩过程中气体扰动对换热的影响而优先于其他位置着火;随着温度与压强的升高,GAP/CL-20推进剂的着火延迟期与燃烧持续期缩短,压强上升提前;其临界着火温度和燃烧速度均随着压强的升高而降低,但达到一定压强后下降速度将会放缓。

GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂的能量特性与激光点火特性

采用最小自由能原理方法计算了GAP（聚叠氮缩水甘油醚）/ADN（二硝酰胺铵）/nano–Al推进剂的能量特性,制备了一系列ADN质量分数为8%~38%的GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂,采用CO2激光点火的方法研究了4种配方在不同激光功率密度作用下的激光点火特性。结果表明：GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂的标准理论比冲（Isp）、特征速度（C＊）、燃烧温度（Tc）均随ADN含量增加而依次增大,爆热（Qv）则主要随铝粉含量的增加而增大;GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂的点火延迟时间和点火能量总体上随着激光功率密度增加呈现减小的趋势;配方中ADN含量较高时,GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂具有较好的激光点火特性。

功能助剂对GAP微烟推进剂流变性能的影响

通过高级扩展流变仪、旋转粘度计研究了功能助剂T1、T2、T3、S1对GAP高能微烟推进剂药浆流变性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明,多羟基力学性能调节剂T1、T2、T3在填料HMX间以氢键形成次价键作用,导致药浆粘度和屈服值大幅上升,流变性能恶化;加入T1、T2后,药浆粘度和屈服值呈现先下降、后升高的变化趋势;而燃速性能调节剂S1与T1、T2、存在协同作用,降低了药浆粘度的同时、一定程度上抑制了固化反应,延长了药浆适用期,改善了药浆工艺性能。

铅盐催化剂对GAP少烟推进剂燃烧性能的影响

采用DSC研究了不同形貌的铅盐催化剂CH-Ⅰ和CH-Ⅱ对AP热分解行为的影响,获得了其热分解反应的动力学参数,并考察了催化剂对GAP少烟推进剂燃烧性能的影响。结果表明,铅盐催化剂能够降低AP的低温分解反应活化能,提高高温分解反应速率。在GAP少烟推进剂中,加入铅盐催化剂CH-Ⅰ和CH-Ⅱ,能够显著提高其高压下的燃速,15-25MPa内的压强指数分别由不加催化剂时的0.46降至0.35和0.34。AP的热分解行为与GAP少烟推进剂燃烧紧密相关。AP热分解反应的加快是推进剂燃速提升的主要原因,催化剂的催化活性与其形貌和粒度有关。催化剂CH-Ⅱ的催化效果优于催化剂CH-Ⅰ。

GAP贫氧推进剂固化气孔问题研究

通过DSC和胶片固化等实验手段并结合理论分析，证实了GAP的结构特性及AP的存在是GAP贫氧推进剂固化不完全和在固化过程中出现大量气孔的根本原因。通过选择合适的固化催化体系，或加入质量含量为3‰-5‰的间苯二酚。或对AP进行包覆，解决了GAP贫氧推进剂的固化气孔问题。

GAP高能低特征信号推进剂的研究

综述了四十二所 GAP粘合剂和 GAP高能低特征信号推进剂的研究及取得的进展、目前达到的技术水平。叠氮类推进剂可发展成高能、低特征信号和钝感推进剂 ,是今后战术发动机用固体推进剂的发展重点和方向。

GAP/AN推进剂熄火表面研究

采用一种新的方法得到中止燃烧以后的熄火样品 ,利用扫描电子显微镜和能谱分析研究了 GAP/AN推进剂熄火表面的结构和形貌。燃速调节剂 CA对 GAP/AN推进剂的燃烧过程有显著的影响 ,CA改变了熄火表面的结构 。

GAP/AN推进剂的研制现状(二)

介绍了GAP/AN推进剂的能量性能、燃烧性能、力学性能、安全性能、安定及相容性、老化性能及特征信号研究现状和改善GAP/AN推进剂性能的调节方法 ,GAP/AN推进剂是未来低特征信号推进剂、低易损性推进剂、低污染推进剂的发展方向之一。

GAP/AN推进剂的研制现状(一)

介绍了 GAP/ AN推进剂的能量性能、燃烧性能、力学性能、安全性能、安定及相容性、老化性能及特征信号研究的现状和改善 GAP/ AN推进剂性能的调节方法。 GAP/ AN推进剂是未来低特征信号、低易损性、低污染推进剂的发展方向之一。