MgH_(2)粉尘火焰传播过程与热辐射特性

为了探究MgH_(2)粉尘爆炸火焰传播过程及其热辐射特性,采用改进后的哈特曼管装置对其进行点火实验,通过高速摄像机、热辐射仪和红外热成像仪同步记录MgH_(2)粉尘的火焰传播、热辐射通量和温度场变化过程。结果表明,点火后MgH_(2)火焰持续增长形成连续的燃烧区域,达到最大值后开始衰减并出现离散状火焰;粉尘质量浓度在150~1000g/m^(3)范围内,火焰前锋阵面的最大传播高度和最大传播速度随着质量浓度的增大呈现出先增大后减小的规律,均在750g/m^(3)时最大,分别达到1138mm和45m/s;热辐射通量随着粉类质量浓度的增加逐渐增大,在火球正上方的3号热辐射通量最大值达到31.7kW/m2,远高于火球两侧的1号和2号热辐射通量;火焰中心区域温度最高,向四周逐渐降低,高温区集中在火焰上部。

四种混合不同碳材料的FOX-7粉末激光点火:点火延迟实验与简化计算

针对1,1-二胺-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)因点火相对困难而限制其广泛应用的问题,利用CO_(2)激光器在一定的功率密度范围对4种混合不同碳材料的FOX-7粉末开展了点火实验,研究点火延迟时间的变化趋势。采用两种简化模型对点火延迟时间进行计算与分析,以探究点火机理和指导FOX-7的点火性能提升。结果表明,几种碳材料的添加会导致FOX-7粉末点火延迟时间发生不同程度的缩短。石墨烯和氧化石墨烯在缩短点火延迟方面表现出相对较强的促进作用,石墨的效果较为轻微。计算结果显示,模型1比模型2更适合预测FOX-7粉末的点火延迟时间。机理分析表明,石墨烯的添加能够有效提升FOX-7粉末对辐照能量的吸收且减小能量损失。研究表明FOX-7粉末样品的主要点火诱导过程受到激光辐照下传热性质的强烈影响。

固体推进剂燃速测试技术研究进展

综述了固体推进剂的静态燃速、动态燃速和特定环境下的燃烧测试技术的研究现状以及各种燃速测试方法的特点,分析认为固体推进剂燃速测试技术的总体发展规律是由静态燃速测试逐步发展到动态燃速测试,在动态燃速测试的基础上出现了旋转过载燃速测试技术和压强瞬变条件下的燃速测试技术。现有燃速测试技术还用于测试固体推进剂常用高能添加剂的燃烧性能。提出了固体推进剂燃烧性能测试技术的发展方向:高压(超高压)燃烧性能测试技术、超低压(真空)燃烧性能测试技术、低温微重力环境下的燃烧性能测试技术等。附参考文献55篇。

RDX-CMDB推进剂燃速温度敏感系数的实验研究

为了揭示RDX-CMDB推进剂中各常见组分对其燃速温度敏感系数的影响规律,制备了一系列含RDX、铝粉及燃烧催化剂的CMDB推进剂样品。采用氮气靶线法测得其在2~14MPa下的燃速温度敏感系数（σp）。讨论了RDX含量、铝粉、燃烧催化剂对RDX-CMDB推进剂燃速温度敏感系数的影响。结果表明,提高工作压强、增加RDX含量、添加燃烧催化剂均有助于降低RDX-CMDB推进剂在一定初始条件下的燃速温度敏感系数。配方中引入铝粉后可降低中低压下RDX-CMDB推进剂的燃速温度敏感系数,且燃速温度敏感系数几乎不随压强变化而变化。选用含邻苯二甲酸铅和没食子酸铋锆作燃烧催化剂,均可在2~10MPa下降低RDX-CMDB推进剂的燃速压强指数,同时降低燃速温度敏感系数。

三唑含能离子盐在固体推进剂中的应用研究

运用差示扫描量热仪（DSC）评估了4种三唑含能离子盐与固体推进剂主要组分的相容性,研究了含不同三唑含能离子盐的聚叠氮缩水甘油醚（GAP）推进剂的燃烧性能。结果表明,三唑含能离子盐与固体推进剂的主要组分GAP和硝化棉相容,而1,2,4-三唑硝酸盐（1a）、1,2,3-三唑硝酸盐（1b）、3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑二硝酰胺盐（2b）与黑索今（RDX）及吸收药（硝化棉＋硝化甘油）轻微敏感或敏感。含1,2,4-三唑硝酸盐（1a）的配方在12-16 MPa范围内具有较高的燃速,含1,2,3-三唑硝酸盐（1b）的配方在7-10 MPa范围内具有较高的燃速,3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑硝酸盐（2a）和3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑二硝酰胺盐（2b）可以明显地降低10-16 MPa范围内GAP推进剂的燃速压力指数。

超级铝热剂的制备、表征及其燃烧催化作用

用纳米铝粉和纳米氧化铅、纳米氧化铜和纳米三氧化二铋为原料,采用超声分散复合的方法,制备了纳米超级铝热剂Al/PbO、Al/CuO和Al/Bi2O3。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)和红外光谱(IR)对原料和产物的物相、组成、形貌和结构进行分析表征;运用差示扫描量热仪(DSC)评估三种超级铝热剂与双基推进剂主要组分的相容性;研究了3种超级铝热剂对双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,Al/PbO、Al/CuO和Al/Bi2O3与推进剂主要组分硝化棉(NC)、硝化棉/硝化甘油(NC/NG)混合物和吉纳(DINA)的相容性均良好,而与黑索今(RDX)和1,3-二甲基-1,3-二苯基脲(C2)相对较为敏感;含三种纳米超级铝热剂的双基推进剂表现出优异的燃烧性能。

油酸包覆纳米铝粉/黑索今复合体系的热行为及非等温分解反应动力学

在氮气气氛下,采用油酸(OA)对纳米铝粉(nmAl)进行了表面包覆处理,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱对其形貌和结构进行了表征.用差示扫描量热(DSC)对油酸包覆前后的纳米铝粉与黑索今(RDX)构成的复合体系[nmAl/RDX和(nmAl+OA)/RDX]的热分解反应动力学进行了研究,得到了动力学参数和动力学方程.结果表明,大量油酸以物理吸附的方式吸附在纳米铝粉表面,少量油酸与纳米铝粉表面铝原子发生了化学反应,以化学键合的形式附着在纳米铝粉表面.与nmAl/RDX复合体系相比,(nmAl+OA)/RDX复合体系在不同升温速率下的分解峰峰温都相对降低,分解反应的表观活化能(Ea)和指前因子(A)分别为141.18kJ·mol-1和1012.57s-1,分解反应机理为三维扩散,服从n=1/2的Jander方程,其动力学方程为dα/dt=1013.35(1-α)2/3[1-(1-α)1/3]1/2e-16981.0/T.

超级铝热剂Al/CuO前驱体的制备、表征、热分解机理及非等温分解反应动力学

以硝酸铜、无水乙醇、1,2-环氧丙烷和纳米铝粉为原料,在超声振荡条件下,采用溶胶-凝胶法制备了纳米复合含能材料——超级铝热剂Al/CuO的前驱体.利用热重-差示扫描量热-傅里叶变换红外-质谱(TG-DSC-FTIR-MS)联用技术,研究了纳米Al/CuO溶胶-凝胶前驱体的热行为和分解过程及机理.利用不同升温速率下的TG-DTG分析,研究了纳米超级铝热剂Al/CuO的溶胶-凝胶前驱体的热分解反应机理,采用了6种动力学分析方法进行动力学参数计算,得到前驱体分解反应的表观活化能、反应级数、频率因子等动力学参数,纳米Al/CuO前驱体分解反应的动力学方程为:dα/dt=1014.0×4α3/4exp(-2.0×104/T).

含1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的钝感微烟推进剂能量参数和燃烧特性

研究了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)与改性双基推进剂主要组分的相容性以及含FOX-7的钝感微烟推进剂的能量参数和燃烧特性。结果表明,FOX-7与改性双基推进剂的主要组分具有良好的相容性;用FOX-7逐渐取代等质量比的NC和TMETN,钝感微烟推进剂的理论比冲提高,再用部分RDX取代FOX-7,推进剂的能量还可提高;含FOX-7的钝感微烟推进剂压力指数较高,某些铅盐催化剂可提高该类推进剂的燃速,但能否降低压力指数,与所用催化剂的品种密切相关。

三种能量计算程序在推进剂配方设计中的比较

为比较NASA-CEA程序、能量计算星(ECS)程序和田氏程序计算推进剂能量特性的准确性,用3种程序分别计算和分析了CMDB推进剂、HTPB推进剂、NEPE推进剂及GAP推进剂的能量特性。结果表明,用3种程序所得理论比冲的相对偏差小于0.7%,燃气平均相对分子质量相对偏差达20%。使用不同的CL-20标准生成热时计算CMDB推进剂理论比冲的相对误差小于0.4%,使用不同的ADN标准生成热时计算GAP推进剂理论比冲的相对误差达3.6%。压强比的差异对HTPB推进剂理论比冲影响不大。

含CL-20的改性双基推进剂的热行为及非等温反应动力学(英文)

用DSC和TG方法研究了含六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的改性双基推进剂在常压(0.1MPa)和高压(4和7MPa)下的热行为和高压下的热分解反应动力学.结果表明,该推进剂常压下DSC曲线有3个放热峰,相应TG曲线有3个失重过程;而高压下DSC曲线只有一个放热峰,高压下放热峰的峰温随加热速率增大而升高.高压下该推进剂放热分解反应机理和反应动力学参数受测试环境压强影响较弱,反应机理是随机成核和随后生长,放热分解反应的动力学方程可以表示为,4MPa时,dα/dt=1014.5(1-α)[-ln(1-α)]1/3e-17981.7/T;7MPa时,dα/dt=1014.7(1-α)·[-ln(1-α)]1/3e-18138.1/T.

固体推进剂激光点火性能研究综述

激光点火的研究近年来已成为一个热门的研究课题,采用激光作为刺激源研究固体推进剂点火性能是因为激光输出能量高且可调、点火时间和能量可控制且不受环境因素限制,而固体推进剂点火性能的研究对揭示固体推进剂的燃烧机理,验证点火模型具有非常重要的意义。本文主要描述了固体推进剂激光点火性能研究的理论过程、表征方法以及试验装置,并对影响固体推进剂激光点火性能的诸多因素如激光能量、推进剂组分及含量、点火环境等因素进行了详细的阐述,最后对固体推进剂激光点火性能研究需要注意的问题进行了总结,并附参考文献50篇。

3-硝基邻苯二甲酸锆的制备及其对双基系推进剂的催化作用

以3-硝基邻苯二甲酸和硝酸氧锆为原料,制备了3-硝基邻苯二甲酸锆,采用元素分析、X射线荧光衍射、FT-IR和TG-DTG对其结构进行了表征。研究了3-硝基邻苯二甲酸锆对双基和RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响。结果表明,3-硝基邻苯二甲酸锆对双基系推进剂燃烧具有良好的催化作用,在低压段能明显提高推进剂的燃速,在中高压段能明显降低燃速压力指数;与铜盐复合后,可显著提高低压段燃速和降低中高压段燃速压力指数。

含LLM-105的钝感微烟推进剂能量参数和燃烧特性

研究了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)与改性双基推进剂主要组分的相容性以及含LLM-105的钝感微烟推进剂的能量参数和燃烧特性。结果表明,LLM-105与改性双基推进剂的主要组分具有良好的相容性;用LLM-105逐渐取代RDX,钝感微烟推进剂的理论比冲和等容爆热降低;含LLM-105的推进剂燃速较低,其原因与LLM-105受热时升华吸热有关,该类推进剂可用燃烧催化剂进行燃烧性能调节。

柠檬酸镧催化双基推进剂的非等温热分解反应动力学(英文)

采用TG-DTG和DSC技术研究了含二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)和硝化甘油(NG)的混合酯、硝化棉(NC)和用作燃烧催化剂的柠檬酸镧组成的双基推进剂在常压和流动态氮气气氛下的非等温热分解反应动力学.结果表明,该双基推进剂的热分解过程存在2个失重阶段:第1失重阶段为混合酯的挥发分解过程;第Ⅱ失重阶段为主放热分解反应,机理服从三级化学反应,减速型α-t曲线,动力学参数:E_a=231.14kJ·mol^(-1),A=10^(23.29)s^(-1),动力学方程为dα/dt=10^(22.29)(1-α)~3e^(-2.78×10^4/T).由外推起始点温度(T_e)和峰顶温度(T_p)计算得出该双基推进剂的热爆炸临界温度值分别为T_(be)=463.62K,T_(bp)=477.88K.反应的活化熵(ΔS~≠)、活化焓(ΔH~≠)和活化能(ΔG~≠)分别为219.75 J·mol^(-1)·K^(-1),239.23kJ·mol^(-1)和135.96kJ·mol^(-1).

纳米铝粉的活性评价方法研究进展

综述了纳米铝粉活性的2类评价方法:单质铝含量法和热分析参数法。单质铝含量的测定方法主要有气体容量法、氧化还原滴定法、热重分析法和透射电镜分析法,其中氧化还原滴定法又可分为重铬酸钾滴定法、水溶剂高锰酸钾滴定法、非水溶剂高锰酸钾滴定法及硫酸高铈法。基于热分析参数的活性评价方法主要采用:氧化起始温度、最大氧化速率、一定温度范围内铝粉的氧化程度及单位质量铝粉的热效应这4个参数对纳米铝粉的活性进行综合评价。分析了各自的优缺点,并在此基础上提出了对不同纳米铝粉的不同活性表征方法。

新型高氯酸铵替代物对固体推进剂能量性能的影响

为考察新型高氯酸铵(AP)替代物二硝酰基胺铵(ADNA)、四硝基六氢嘧啶(DNNC)、六硝基-二氮杂环辛烷(HCO)及二硝酰胺基二硝基乙撑二铵(ADNDNE)对固体推进剂能量性能的贡献水平,采用能量计算星程序5.0版,计算了4种替代物对CMDB、HTPB、NEPE、p(BAMO-AMMO)推进剂能量性能的影响。结果表明,4种替代物取代4种配方中的AP都降低了推进剂排气羽流的红外辐射性能;ADNA使4种配方体系的标准理论比冲都增加;如果设计氧系数较高的配方体系,DNNC、HCO及ADNDNE都将对能量性能产生增益。

纳米复合物PbO·SnO_2的制备及对双基和RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响

以Pb(NO3)2、SnCl4.5H2O和NaOH为原料,采用室温固相化学反应法制备纳米复合物PbO.SnO2。用X-射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜能谱(SEM-EDS)对纳米复合物PbO.SnO2的组成、大小、形貌进行表征。研究了纳米复合物PbO.SnO2对双基和RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响。结果表明,纳米复合物PbO.SnO2的平均粒径约为40～60nm,在2～20MPa压力区,能明显提高双基推进剂的燃速,在10～20MPa的压力指数为0.257。在2～20MPa压力区,该纳米复合物使RDX-CMDB推进剂的燃速有所提高,与炭黑复合使用时,其催化效率进一步提高。

RDX-CMDB推进剂激光点火特性

采用CO2激光点火的方法研究了双基推进剂SQ-2和RDX-CMDB推进剂在不同热流密度作用下的点火特性,探讨了RDX含量、Al粉和燃烧催化剂对RDX-CMDB推进剂点火性能的影响。实验结果表明,SQ-2和RDX-CMDB推进剂(含Al粉的配方除外)的点火延迟时间随热流密度增加而递减,且热流密度较高时,点火延迟时间变化趋缓。RDX-CMDB推进剂中RDX含量、Al粉和催化剂对其点火延迟时间的影响与热流密度大小有关。在较低热流密度(51.5 W.cm-2)时,除Al粉使推进剂的点火延迟时间变长以外,其他组分对点火延迟时间的影响则不大;在较高热流密度(102 W·cm-2和153 W·cm-2)时,试样的点火延迟时间随着RDX含量的增加而变长,Al粉和催化剂的加入对点火过程和点火延迟时间均有较大影响。

六硝基六氮杂异戊兹烷的热分解反应动力学参数和热安全性评估(英文)

用差示扫描量热仪（DSC）和Micro-DSCⅢ装置研究了六硝基六氮杂异戊兹烷（HNIW）的热行为和非等温热分解反应动力学和比热容.通过非等温DSC曲线计算HNIW热分解反应的动力学参数（活化能Ea和指前因子A）.结果表明,其热分解反应的微分机理函数、Ea和A值分别为3（1-α）[ln（1-α）]2/3,155.04 kJ·mol-1和1013.55s-1.热爆炸临界温度为226.60℃,其反应活化熵（△S≠）、活化焓（△H≠）和活化自由能（△G≠）分别为11.60J· mol-1·K-1、152.04kJ·mol-1和146.29kJ·mol-1.在283～343K,比热容随温度变化的方程为：Cp=0.2472＋0.002705992 T.自加速分解温度、绝热至最大分解速率时间、绝热至爆时间分别为486.5 K,54.81s和54.31s.构建了HNIW热感度概率密度分布曲线.