团聚硼粉与HTPB混合物流变特性

利用HAAKE流变仪研究了硼粉团聚方法、粒度、填充比例对B/HTPB混合物流变性能影响。结果表明,对于LiF包覆的硼粉(B/F),小颗粒的LiF增强了与HTPB预聚物的物理吸附作用,使体系的表观黏度反而大于未包覆的硼粉;采用HTPB包覆的硼粉(B/H,B/F/H)与HTPB混合物的表观黏度和屈服值远小于未处理硼粉,且随混合时间增加而保持不变。在相同填充质量下,小粒度团聚硼粉的黏度系数K值较大,n值较小,严重偏离牛顿流体。当团聚硼粉/HTPB质量比为55/45时,混合物的流动方程转变为Herschel-Bulkley方程,大粒度团聚硼粉的屈服值较小。因此,与小粒度硼粉相比,大粒度团聚硼粉与HTPB的混合物具有较好的流变性能。含大粒度团聚硼粉富燃料推进剂药浆具有良好的工艺性能,6 h内表观黏度小于1500 Pa.s,屈服值小于150 Pa。

含团聚硼粉富燃料推进剂一次燃烧模型的建立

为研究团聚硼粉对富燃料推进剂燃烧过程中能量释放和燃速特性的影响,结合实验分析建立了基于BDP模型的含团聚硼粉富燃料推进剂一次燃烧的物理和数学模型。该物理模型中,燃烧表面由团聚硼粉、AP和黏合剂的聚集区两部分组成,气相区形成了AP火焰和FF(终焰)聚集区,团聚硼粉中团聚剂参与了PF(初焰)和FF。在假设团聚硼粉为惰性物质基础上,建立了该推进剂的数学燃烧模型。通过AP/HTPB体系、团聚硼粉/AP/HTPB体系的简化与计算,推导出燃速公式中SAP/S的表达式。该模型充分考虑了团聚硼粉体积分数1ζ对推进剂燃面的影响,将硼粉的体积因素引入含硼富燃料推进剂的数学燃烧模型公式,该模型合理解释了这种推进剂的主要燃烧特性。

团聚硼粉表面化学镀镍研究

采用化学镀镍法,在团聚硼粉颗粒表面进行镍包覆。对镀镍前后的团聚硼粉颗粒形貌、能谱、元素分布和差热性能进行测试,经过对比分析证明,化学镀镍法可以有效地在团聚硼粉表面实现均匀的镍包覆,通过DTA曲线分析发现硼粉的放热峰提前,表明镍的引入可有效改善硼粉的燃烧性能。

球形团聚硼颗粒制备工艺的优化

通过正交实验,对溶剂蒸发法制备球形团聚硼颗粒的工艺参数进行优化,研究了固化温度和固化时间对球形团聚硼颗粒的形态、平均粒径大小及其分布的影响,用扫描电子显微镜观察了球形团聚硼粉的外观形态。结果表明,团聚硼粒子的形态圆整,粒径可控且分布均匀。最佳制备工艺条件为:搅伴速度70 r/m in,工艺温度20℃,硼粉与黏合剂的质量比为9∶1,固化温度70℃,固化时间7 d。