NC/NG/AP/Al复合改性双基推进剂力学性能研究

研究了硝化棉含量、固体组分粒度级配和固化剂对NC/NG/AP/Al复合改性双基(CMDB)推进剂的力学性能的影响。结果表明,随NC含量的降低,CMDB推进剂+20℃和+50℃下的抗拉强度降低,硝化棉的质量百分含量为20%时,推进剂的伸长率出现最大值;固体组分的粒度级配对CMDB推进剂的力学性能有较大的影响,AP(96.8μm)、RDX(44.9μm)和Al(10.8μm)质量百分含量的比值为1∶1∶1时,该推进剂力学性能为最佳;硝化棉含量较少的CMDB推进剂体系,进行适度交联固化可在一定程度上提高抗拉强度,明显提高推进剂的伸长率。

复合改性双基推进剂黏弹性-黏塑性-黏损伤本构模型研究

为描述复合改性双基(CMDB)推进剂复杂的力学性能,推导出黏弹性-黏塑性-黏损伤本构模型。进行一系列蠕变-回复试验,获得了本构模型参数。通过不同应力水平和不同加载时间下的蠕变-回复试验和恒加载率-回复试验,验证了本构模型的有效性。结果表明:黏弹性-黏塑性-黏损伤本构模型能够预测CMDB推进剂的蠕变-回复响应和恒加载率-回复响应;与黏弹性-黏塑性本构模型相比,黏弹性-黏塑性-黏损伤模型对CMDB推进剂力学性能的预测能力明显提高;损伤变量随着应变增大,在经过缓慢增大和快速增大后逐渐趋于稳定,应变变化越慢,损伤变量越大,黏弹性-黏塑性-黏损伤模型和黏弹性-黏塑性模型的预测结果差别就越大。

撞击作用下螺压复合改性双基推进剂药片的响应

采用落锤仪研究了螺压复合改性双基(CMDB)推进剂药片在撞击作用下发生分解、燃烧或爆炸响应的临界值,获得了不同RDX含量、样品厚度及样品温度对推进剂在撞击作用下响应临界值的影响规律。结果表明,在推进剂中引入RDX不会增加推进剂对撞击刺激的敏感程度;RDX的质量分数为0~54.5%时,随着RDX含量的增加,推进剂药片对撞击刺激的敏感程度逐渐降低;样品厚度为1、2、3mm时,随着样品厚度的增加,推进剂药片对撞击刺激的敏感程度显著降低;推进剂在70℃时对撞击刺激比25℃时更加敏感。

BTATz-Pb复合物对双基和RDX-改性双基推进剂的热行为、非等温动力学及燃烧性能的影响(英文)

制备了含3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz)铅复合物(LCBTATz)的双基(DB)推进剂和黑索今(RDX)-改性双基(CMDB)推进剂.采用热重-微商热重法(TG-DTG)及差示扫描量热法(DSC)研究了其热分解行为和非等温分解动力学,并在此基础上评价了其热安全性.结果表明,LCBTATz-DB复合物中在350-540 K之间只存在一个放热分解峰,LCBTATz-CMDB复合物中存在两个连续的放热分解峰,在390-540K温度范围内,其机理方程分别为:f(α)=α^(-1)/2和f(α)=2(1-α)^(3/2).计算了热加速分解温度(T_(SADT))、热爆炸临界温度(T_b)、热点火温度(T_(TIT))和绝热至爆炸时间(t_(Tlad)),其值分别为:DB001复合物,T_(SADT)=444.50 K,T_(TITT)=453.96 K,T_b=471.84 K;t_(Tlad)=39.36 s;CMDB100复合物,T_(SADT)=442.38 K,T_(TITT)=452.89 K,T_b=464.13 K,t_(Tlad)=21.3 s,并以此来评价化合物的热安全性.考察了LCBTATz-DB以及LCBTATz-CMDB的燃烧性能,结果表明LCBTATz是一种高效的双基燃烧催化剂,在较大的压力范围内可以显著提高燃速并且大幅度降低压力指数.对于双基推进剂在2-8 MPa压力范围内出现了明显的超燃速现象,8-12 MPa出现了"麦撒"效应,对于改性双基推进剂的压力指数降到0.18.

高氯酸铵/铝粉—复合改性双基推进剂燃速与热分解的相关性研究

利用高压差示扫描量热（PDSC）法研究了高氯酸铵/铝粉—复合改性双基（AP/Al-CM-DB）推进剂在1.0~13.0 MPa压强范围内的燃速与高压热分解特性的相关性。研究结果表明,AP/Al-CMDB推进剂在1.0~13.0 MPa压强范围内的燃速与高压热分解的相关性模型中需将压强p和放热速度ΔHd/Δθ两个影响因子对推进剂燃速的影响程度分开独立考虑,该相关性符合模型关系式u=kupa[ΔHd/Δθ]b,利用该相关性模型所得的燃速计算值与实测值之间的误差低于2.50%.

复合改性双基推进剂燃烧性能研究

采用近距摄影、扫描电镜、电子能谱、X-射线衍射等多种技术,对CMDB(复合改性双基)、Al-CMDB、Mg/Al-CMDB推进剂燃速和火焰结构进行了研究。结果表明,在CMDB推进剂中添加Al、Mg/Al等金属燃料,改变了火焰结构;Mg/Al合金可提高金属燃料Al粉的燃烧效率。

镍铝复合粉在改性双基推进剂中的应用研究

采用粒度分析、扫描电镜和激光点火实验对镍铝复合粉进行了表征,对低含量镍粉、铝粉和镍铝复合粉改性双基推进剂样品的燃速、压强指数、火焰结构和熄火表面进行了分析。结果表明,外加质量分数5%的镍铝复合粉可提高低压下的燃速和降低燃速压强指数,样品的燃烧火焰暗区较长。

柠檬酸三丁酯在浇铸高能少烟复合改性双基推进剂中的应用

用真空安定性方法、观察法和单轴拉伸试验分别研究了柠檬酸三丁酯(TBC)与吸收药(NC+NG)、高氯酸铵(AP)、RDX、HM X、吉纳(D INA)和间苯二酚(R es)的相容性、TBC与NC和NG的混溶性,以及TBC分别替代DBP、DEP和NG对浇铸高能复合改性双基(CM DB)推进剂力学性能和物理交联密度的影响。结果表明,TBC与(NC+NG)、AP、RDX、HM X、D INA和R es的相容性良好;且TBC也能与NG和NC混溶。同时,用TBC替代DBP和DEP对CM DB推进剂力学性能的影响不大;但TBC替代NG对CM DB推进剂力学性能的影响明显;随着TBC含量的增加,推进剂常温(+20℃)和高温(+50℃)的拉伸强度σm逐渐降低,而常温和高温的延伸率mε逐渐增大,同时推进剂的物理交联密度逐渐减小。

复合改性双基推进剂降感技术及感度机理研究进展

从高价值武器平台战术导弹面临的安全性问题出发,综述了复合改性双基(CMDB)推进剂含能组分降感技术及感度机理的研究进展。从含能填料改性降感及取代降感技术、含能增塑剂降感技术及综合降感技术等方面,总结了CMDB推进剂能量与感度的匹配技术途径。介绍了近年来含能组分与多组分感度机理研究工作,概述了CMDB推进剂感度机理及预测方法。研究趋势表明,新型钝感材料和新降感技术有待进一步应用于CMDB推进剂,应结合理论计算研究形成感度预测方法,以提高CMDB推进剂的研制效率及综合性能。附参考文献101篇。

纳米催化材料与超细高氯酸铵的均匀复合及对复合改性双基推进剂的增速降感研究

为了提高复合改性双基推进剂的燃速,采用超音速气流粉碎技术将纳米催化材料(纳米亚铬酸铜、纳米氧化镉)原位分散于超细高氯酸铵(AP)表面,制备出纳米催化材料/超细AP复合物,并应用于改铵铜(GATo)高燃速改性双基推进剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热测试(DSC)、机械感度测试、静电火花感度测试等方法对纳米催化材料/超细AP复合粒子进行了分析表征,对制得的含纳米催化材料/超细AP复合粒子的GATo推进剂分别进行了燃烧性能、力学性能、机械感度和安定性研究。结果表明,在超音速气流粉碎力场作用下,在实现AP超细化的同时,实现了纳米催化材料在其表面的原位均匀分散,既提高了超细AP的热分解速率,又降低了超细AP的机械感度。与空白GATo推进剂相比,含有纳米催化材料/超细AP复合粒子的GATo推进剂燃速从55mm/s提升至70.27mm/s(20℃、10MPa),增幅达27.8%,力学性能和安定性基本保持不变,摩擦感度从95%降至80%,撞击感度特性落高值从13.9cm提高到14.7cm,实现了CMDB推进剂的高燃速与低感度的有效平衡。

DINA对含CL-20的复合改性双基推进剂性能影响

针对含六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的复合改性双基(CMDB)推进剂压强指数和摩擦感度较高的问题,采用对硝化棉(NC)增塑能力较强的吉纳(二乙醇硝胺二硝酸酯,DINA)作为辅助增塑剂,研究DINA对含CL-20的CMDB推进剂力学性能、燃烧性能和安全性能等的影响。结果表明,相较于使用3,4–二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)配方,添加DINA的含CL-20的CMDB推进剂延伸率和抗拉强度分别提高了14.8%和1.6%,β转变温度下降1.27℃,在中高压区(10~20MPa)的压强指数下降至0.28,摩擦感度和撞击感度也得到不同程度下降。

复合球形药对改性双基推进剂力学性能和燃烧性能的影响

将RDX、铝粉、催化剂等用硝化棉包覆,制成复合球形药,然后用这种复合球形药制备出改性双基推进剂,测试了这种推进剂的力学性能和燃烧性能。结果表明,采用复合球形药制备的改性双基推进剂比用双基球形药制备的改性双基推进剂的力学性能大幅度提高,低温断裂延伸率从7.84%提高到26.86%,高温最大拉伸强度提高了0.97倍,燃速压强指数从0.38降低到0.30。

细粒度AP的改性双基推进剂燃速预示模型

在一维气相稳态反应流模型的基础上,讨论了细粒度AP对改性双基(CMDB)推进剂燃速的影响,引入工艺粒度d*s,修正了AP对燃烧表面结构影响因子fAP和分解影响因子gAP,建立了适用于细粒度AP的CMDB推进剂燃速预示模型,该模型可从推进剂化学结构参数出发,定量计算AP-Al-CMDB推进剂的燃速。结果表明:在压强9.8～19.6MPa条件下,不同AP粒度和含量下的燃速计算结果和实验结果吻合较好,大部分误差在5.0%,检验了模型的可靠性,对推进剂配方研制具有较好的指导意义。

不同硝化棉黏合剂对改性双基推进剂力学性能的影响

采用动态热机械分析(DMA)法研究了以不同种类硝化棉(NC)为黏合剂的RDX-CMDB(黑索今-复合改性双基推进剂)的力学性能,获得了α和β松弛过程的黏弹系数和活化能,并与普通NC推进剂进行了对比。研究结果表明:采用新型改性NC后,推进剂的储能模量降低、损耗模量和tanδ(损耗角正切)的α松弛峰温下降,峰强度有所提高;改性NC对RDX-CMDB的高温动态力学性能影响明显(其自由体积分数增加,α松弛的活化能减小,断裂伸长率增大),但对β转变影响不大(其低温脆化参数基本不变,低温力学性能变化不大)。

复合有机酸铅对CMDB推进剂热分解及燃烧性能的影响

为研究新型燃烧催化剂复合有机酸铅(Mu-Pb)对改性双基(CMDB)推进剂的热分解和燃烧性能的影响,通过靶线法分析了添加Mu-Pb的HMX/Al-CMDB推进剂的热分解和燃烧特性;同时,采用差示量热扫描仪(DSC)进一步研究了Mu-Pb对CMDB推进剂及硝化棉(NC)/硝化甘油(NG)、奥克托今(HMX)热分解行为的影响。结果表明,一定压力区间内,随着Mu-Pb含量的增加,CMDB推进剂燃速有所升高,燃速压强指数n有降低趋势。当Mu-Pb质量分数由2%增加至4%时,10 MPa下CMDB推进剂的燃速提高了15%,且10~22 MPa时的n由0.67降低至0.40。Mu-Pb对CMDB推进剂热分解的两个阶段均有催化作用,因而可以提高推进剂的中、低压燃速,且其对第2阶段HMX的热分解促进作用更为显著,可以使HMX的热分解表观活化能E_(a)降低近70%,而对第1阶段NC/NG的E_(a)影响相对较小。

热老化改性双基推进剂拉伸力学性能及强度主曲线

为探讨老化高固含量改性双基推进剂(CMDB)的准静态拉伸力学性能,在四种温度(323,293,273,253 K)和不同应变率(3.3×10^(-5)、3.3×10^(-4)、3.3×10^(-3)、3.3×10^(-2) s^(-1))条件下,开展了CMDB推进剂单轴拉伸实验;对不同老化时间(0,10,20,35,50,65,80,100 d)的CMDB推进剂试样进行了气相色谱实验,研究了CMDB推进剂老化后的力学性能和中定剂含量的变化。结果表明,老化过程中最大伸长率和中定剂含量呈显著下降趋势,可以作为老化后的CMDB推进剂的失效判据。利用时间温度等效原理(TTSP),得到了CMDB推进剂最大抗拉强度主曲线,建立了老化强度主曲线方程,该方程可以在准静态应变率范围内对不同老化时间的CMDB推进剂的最大抗拉强度进行预估。

改性双基推进剂的力学性能研究——一种含聚氨酯的改性双基推进剂

本文论述了改善CMDB推进剂力学性能的途径,采用PDGAHDI预聚物改善CMDB推进剂的力学性能;研究了NC/NG的比、聚酯的种类和它们的分子量、推进剂组成中预聚物的含量和制备预聚物时的R值对推进剂力学性能的影响;讨论了交联密度对推进剂力学性能的影响。本文为交联改性双基推进剂的研制提供了理论和实验的依据。

炭黑对硝胺改性双基推进剂燃烧性能的影响

分析了在硝胺改性双基推进剂中炭黑对其燃烧性能的影响。实验结果表明，炭黑的加入可明显提高推进剂燃速，降低压力指数，增强铅铜复合催化剂的催化效果；不同品种的炭黑对推进剂燃烧特性的影响不同，从炭黑工艺技术指标及推进剂燃速结果来看，影响最大的是炭黑的粒径、DBP吸收值及吸附比表面积；同时针对不同发动机设计参数的需求，在能量不变的情况下，燃速大范围可调。

含RDX改性双基推进剂基础配方及其燃速探索

通过调节含RDX改性双基推进剂基本配方组分NC、NG、RDX百分含量的试验，系统地测试了基本配方组分变化对燃速的影响。加入铝粉、铅．铅复合催化剂试验进一步考察了燃速范围；分析了燃速特性；对降速原因进行了探讨。

NTO铅铜衍生物对AP-CMDB推进剂燃烧性能和热分解的影响

研究了3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)的铅盐、铜盐和铜正盐对AP-CMDB推进剂燃烧性能和热分解特性的影响。结果表明,NTO铅铜衍生物均可促进AP-CMDB推进剂中双基粘合剂体系NC/NG的受热分解,使AP-CMDB推进剂较低压强(1～7MPa)下的燃速提高,较高压强(10～20MPa)下的燃速降低,并使推进剂的燃速压强指数降低。NTO铜正盐可同时促进AP-CMDB推进剂中粘合剂体系NC/NG和氧化剂AP的热分解,对该推进剂燃烧性能的催化效果最佳。