GAP-ETPE基高能固体推进剂的蠕变性能

为研究GAP-ETPE基固体推进剂的蠕变性能,通过压延工艺制备了GAP-ETPE/Al/RDX/AP/GAPA高能固体推进剂,分析了加载应力、环境温度对推进剂蠕变性质的影响;使用Matlab软件对GAP-ETPE基推进剂在不同加载应力、不同环境温度下的数据进行拟合,对其长期蠕变行为进行预测。结果表明,推进剂的蠕变应变、残余应变随加载应力和温度的增加而增大,室温及1.4MPa加载应力下蠕变应变为4.9%;56℃及0.5MPa加载应力下蠕变应变为4.0%;恒定蠕变速率随加载应力增加显著增大,但是在加工温度附近出现了极值点;对比发现GAP-ETPE基推进剂的抗蠕变性能优于常见的热固性推进剂;广义的Kelvin模型对各组蠕变数据的拟合程度达到0.995以上,能够很好地描述GAP-ETPE基推进剂的蠕变行为;建立的蠕变柔量主曲线将考察时间扩展到108.1s,可用于GAP-ETPE基推进剂蠕变性能的长期预测及实际应用。

镁基储氢材料对AP/Al/HTPB复合固体推进剂性能的影响

用差示扫描量热仪(DSC)研究了镁基储氢材料(Mg2NiH4,Mg2Cu-H和MgH2)对高氯酸铵(AP)及AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解性能的影响。结果表明,含量5%的镁基储氢材料对AP热分解过程具有明显的催化促进作用。含量1.3%的镁基储氢材料可以降低AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解过程的热分解温度,使分解热明显增加,表现出显著的增强促进作用。燃速测定结果表明,在8MPa下,含量1.3%的Mg2NiH4,Mg2Cu-H和MgH2可以分别使AP/Al/HTPB复合固体推进剂的燃速提高3.5%、14.4%和13.9%。镁基储氢材料对AP和AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解的作用效果与其含氢量有关,MgH2的含氢量大,作用效果好。镁基储氢材料主要通过催化AP/Al/HTPB复合固体推进剂中AP的热分解,表现出对AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解具有较好的催化效果。

降速剂及其作用位点对三组元推进剂燃烧性能的影响规律研究

针对两种典型季铵盐和金刚烷衍生物降速剂,研究了其作用位点对推进剂点火燃烧性能的影响。基于两种不同结构的Al@AP和AP@Al复合颗粒,将降速剂分布在不同作用位置:即AP颗粒内部和表面。利用扫描电子显微镜(SEM-EDS)和计算机断层扫描(CT)等技术对所制备复合颗粒微观形貌和结构进行表征,研究了降速剂对推进剂爆热、点火延迟和燃烧性能的影响。惰性降速剂的加入会使得推进剂爆热值降低,但Al@AP复合颗粒的高反应活性能部分抵消这一现象。与机械混合方式相比,当降速剂作用于AP表面时能明显延缓推进剂点火过程,其中金刚烷衍生物能使推进剂点火延迟时间增加至420 ms,比基础配方增加了192%。在基体中直接加入降速剂可以有效降低推进剂燃速,但其降压强指数效果有限。铝基复合颗粒和降速剂的共同作用能显著降低推进剂的高压燃速和压强指数:当作用位置在AP内时,两种降速剂使推进剂1~20 MPa内压强指数从基础配方的0.45分别降低至0.20和0.33,同时可使10~20 MPa压强指数分别减小了48%和49%。

电控固体推进剂的点火、燃烧及熄灭特性研究进展

电控固体推进剂(electrically controlled solid propellant,ECSP)具有多次点火和燃速可控的特性,可广泛应用于从微观到宏观的推进系统。本文总结了国内外以硝酸铵、硝酸羟胺和高氯酸盐为氧化剂的ECSP的研究概况,重点综述了硝酸羟胺基ECSP和高氯酸盐基ECSP点火、燃烧及熄灭特性的研究进展,分析了电压、压强以及金属添加剂对ECSP燃速调节的影响规律,并讨论了电能在ECSP点火和燃烧过程的作用机制。同时为未来深入研究ECSP点火、燃烧及熄灭机理提出参考建议:开展ECSP固相和气相化学反应机理研究,建立点火、燃烧及熄灭模型和反应机理框架;系统研究电极排布和电极构型对ECSP燃烧效率的影响以及ECSP配方与导电性能之间的关系,寻求改善电极和推进剂界面电阻的方法。优选高性能ECSP配方,完善ECSP燃烧反应机理及燃速调节机制,提高ECSP压强阈值,是电控固体火箭发动机设计、应用和性能调控的关键。

降速剂及其作用位点对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律

为研究降速剂对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律,将典型季铵盐和金刚烷衍生物两种高效降速剂引入核壳结构铝基复合颗粒Al@HMX和AP@Al,使其分别作用于HMX颗粒内部和AP颗粒表面,制备了4种含降速剂的铝基复合颗粒(Al/A@HMX,Al/B@HMX,AP@Al/A和AP@Al/B);采用扫描电子显微镜对样品形貌进行了表征;采用高速红外相机拍摄推进剂燃烧过程的火焰红外照片,并对推进剂的爆热、密度、点火延迟时间和燃速进行了测试。结果表明,加入惰性降速剂会导致推进剂爆热降低,而Al@HMX复合颗粒能部分抵消这一现象,使推进剂爆热值增加了338 J/g;降速剂能够抑制AP和HMX的热分解过程,使达到AlO辐射峰值前维持低强度的“平台段”;而引入Al@HMX后,推进剂的点火延迟时间比基础配方减小49.4%;在10~20 MPa范围内两种降速剂均能有效降低推进剂燃速,在此基础上采用Al@HMX可使含季铵盐丁羟四组元推进剂20 MPa下的燃速降低7.1 mm/s(38.4%),压强指数降至0.25;当降速剂作用于AP表面时,含质量分数1%季铵盐的推进剂在20 MPa下燃速可降低5.0 mm/s(27.3%)。

含氧杂环丁烷基叠氮粘合剂的可回收固体推进剂研究进展

综述了 3 ,3’ 双叠氮甲基氧杂环丁烷 (BAMO) /3 叠氮甲基 3’ 甲基氧杂环丁烷 (AMMO)共聚物Poly BAMO/AMMO的合成及在含能配方中的应用和回收研究进展 ,Poly BAMO/AMMO是未来高能、“绿色”固体推进剂及发射药粘合剂的最佳候选。

固体推进剂用铝基复合材料的制备及性能

采用机械合金化法制备了一种新型铝基复合材料,并用X射线衍射、差示扫描量热和扫描电镜等技术对样品进行了表征,比较了铝基复合材料与铝粉在燃烧热、密度、耗氧量及对HTPB/AP推进剂能量贡献方面的差别,运用差示扫描量热法研究了铝基复合材料对氧化剂AP分解的催化作用。结果表明,铝基复合材料形态规整,其主要组成相为单质Al和MgH2,真密度为2.4763 g/cm3,耗氧量为0.890 8 g(O2)/g,实际燃烧热大于30 000 kJ/kg,燃烧效率达到94%,远高于同粒度的超细铝粉;用铝基复合材料代替丁羟推进剂中的铝粉后,推进剂的理论能量水平大大提高;铝基复合材料对AP的热分解有很好的催化作用。

3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪与固体推进剂组分的相互作用

采用差示扫描量热法(DSC)研究了3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪(DHT)与推进剂常用单组分之间的相互作用。采用推进剂固化实验,考察了DHT与CMDB推进剂药浆的相互作用。结果表明,在实验温度范围内,DHT与奥克托今(HMX)、六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)、硝化棉(NC)、铝粉(Al)、炭黑(CB)、聚乙二醇(PEG)、2-硝基二苯胺(2-NDPA)、1,3-二甲基-1,3-二苯基脲(C2)和二异氰酸酯(N-100)之间没有明显的相互作用,它们之间的影响主要是物理作用过程;DHT与硝化甘油(NG)、黑索今(RDX)、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)、N-脒基脲二硝酰胺(FOX-12)、吉纳(DINA)和间苯二酚(Res)之间存在强烈的相互作用;DHT可部分溶于这些组分或其熔融液相或与这些组分形成低共熔体系,使DHT的分解明显提前。在70℃固化条件下,混合药浆40min左右发生着火,表明DHT与CMDB推进剂多组分混合体系之间具有强烈的化学作用,不能应用于双基体系的推进剂或以NG为主要组分的其他含能混合体系。

TKX-50在GAP基高能固体推进剂中的应用

为研究TKX-50对GAP基高能固体推进剂性能的影响,采用DSC-TG、50℃恒温贮存、摩擦感度、撞击感度、静电感度等方法研究了TKX-50与GAP基高能固体推进剂组分间安全性和相容性,并制备成TKX-50/GAP基高能固体推进剂药块,研究其密度、力学性能、安全性能、燃烧性能等,采用小型标准发动机研究其能量性能;通过DSC测试多种升温速率下的热分解性能,并使用Ozawa模型计算得到TKX-50的热分解活化能。结果表明,TKX-50与GAP黏合剂、AP、Al等相容性良好;TKX-50的热分解活化能为143.57kJ/mol;随着TKX-50含量的增加,25℃时TKX-50/GAP基高能固体推进剂的摩擦感度从100%降至44%,撞击感度从8.1J升至43.3J,静电感度变化不大,为16.0~42.0mJ;随着TKX-50含量的增加,25℃时TKX-50/GAP基高能固体推进剂的最大应力从0.65MPa降至0.35MPa,最大伸长率从25.5%升至34.33%,断裂伸长率从29.9%升至37.5%,模量从1.59MPa降至0.48MPa;低压段(3~9MPa)和高压段(12~25MPa)的燃速压强指数均呈现上升趋势,7MPa下静态燃速为17.2~18.0mm/s,低压段燃速压强指数为0.7~0.8,高压段燃速压强指数相对较高,最高达0.98。在6.86MPa下,动态燃速为21.07mm/s,BSFΦ165发动机实测比冲为256.7s。

固体推进剂燃烧催化剂─苯甲酸铜盐及其衍生物的热分解研究Ⅱ双取代基苯甲酸铜盐的热分解机理

固体推进剂燃烧催化剂─苯甲酸铜盐及其衍生物的热分解研究Ⅱ双取代基苯甲酸铜盐的热分解机理刘子如，阴翠梅，孔扬辉，吴承云（西安近代化学研究所西安７１００６１）２─羟基─４─氨基苯甲酸铜、２，５─二羟基苯甲酸铜、３，５─二硝基苯甲铜和４─硝基苯甲酸铜的ＴＧ...

铝基微单元复合燃料在NEPE固体推进剂中的应用

为研究铝基微单元燃料在硝酸酯增塑聚醚(NEPE)固体推进剂中的应用性能,以铝基微单元复合燃料(Al@AP)代替铝粉加入NEPE固体推进剂,以真空定容爆热试验、发动机试验、残渣活性铝测试、高速摄影、单向拉伸试验、工艺性能测试等手段研究了Al@AP对NEPE固体推进剂燃烧、力学、工艺等性能的影响;并对Al@AP在NEPE固体推进剂中的燃烧作用机理进行了分析。结果表明,以19.5%的Al@AP代替FLQT‑3 Al后,NEPE固体推进剂的爆热由6039.4 J·g^(-1)提升至6924.8 J·g^(-1),残渣量由28.91 g降至7.64 g,残渣活性铝含量由14.64%降至0.37%,残渣粒径d_(50)由94.12μm降至24.21μm,NEPE固体推进剂喷射效率提升,铝粉在燃面停留时间由55 ms缩短至40 ms,且无明显融联团聚现象,且Al@AP对推进剂的燃速、力学、工艺等性能基本无影响。

自由基含量对H_2O_2复合固体推进剂贮存稳定性的影响

以1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)为指示剂,采用紫外-可见分光光度法实现了过氧化氢复合固体推进剂(HPSP)体系内自由基含量的定量测试。结果表明,HPSP体系内自由基含量与推进剂贮存过程中的质量损失存在正相关关系,可以作为评判稳定剂效果及推进剂贮存性能的标准;CD-n型稳定剂可较好地抑制HPSP体系内的自由基含量,引入该型稳定剂后,HPSP体系内自由基浓度低于原材料H_2O_2中的自由基浓度;HPSP体系内自由基含量(C_(radical))与推进剂质量损失速率(r_(M_R))呈指数关系,常温条件下采用CD-n型稳定剂时,二者的经验公式为r_(M_R)=0.003 65+1.70 66×10^(-8)exp(5.531 78C_(radical))。

黑索今含量对BAMO-AMMO基推进剂力学性能的影响

采用单轴拉伸实验考察了不同含量黑索今（RDX）固体填料对BAMO（聚双叠氮甲基一氧杂环丁烷）．AMMO（聚叠氮甲基一甲基氧杂环丁烷）基推进剂的拉伸力学性能影响。实验结果表明，随着RDX含量的增加，推进剂拉伸强度增加，延伸率减小，在含量为75％～85％时呈现平台效应。采用动态热机械分析（DMA）考察了不同固体填料含量BAMO—AMMO基推进剂的动态力学性能，分析了固体填料含量影响的机理。DMA分析结果表明，推进剂的玻璃化转变温度随RDX含量的变化规律与延生率变化规律一致，RDX含量增加，延伸率增大，玻璃化转变温度升高，损耗角正切值增大。

勇攀高峰的“驯虎人”——记2009年度“中国航天基金奖”集体奖获得者四院42所高能固体推进剂研究室

他们被称为固体推进剂的“训虎人”，专门与“性情暴虐”的易燃易爆高能量推进剂打交道。从最初数以克计的含能材料探索开始，他们一路“摸着老虎的屁股”走来，在国内首次取得高能推进剂大尺寸发动机演示验证圆满成功，使我国成为世界上少数几个掌握该高能推进剂技术的国家。

含CL-20的NEPE固体推进剂能量特性及低特征信号的研究

在NEPE推进剂基础配方中添加高能氧化剂六硝基六氮杂异伍兹烷 (CL 2 0 ) ,同时降低铝和高氯酸铵 (AP)含量 ,以降低特征信号 ,大幅度提高推进剂的能量特性。对具体配方的能量水平进行了计算 ,研究AP、铝粉和催化剂含量对含CL 2 0的NEPE推进剂能量特性的影响。通过对比分析发现 ,随着AP、铝粉含量的降低和CL 2 0的增加 ,推进剂的比冲增加 ,体系的特征信号降低。

聚三唑交联固体复合推进剂力学及燃烧性能研究

为了解决传统固体复合推进剂端羟基-异氰酸酯固化体系对水敏感以及与ADN,B粉等新组分不相容的问题,使用端炔基化的环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PTPET)-多叠氮化合物组成新的固化体系,制备了常规配方S1、含键合剂配方S2、含ADN配方S3和含B粉配方S4的复合推进剂,对其力学性能和燃烧性能进行了测试。结果表明,室温下S1~S4的拉伸强度和断裂伸长率分别为0.60MPa,15%;0.63MPa,31%;0.40MPa,24%;0.72MPa,124%。在低温(-40℃)下,S1~S4的拉伸强度和断裂伸长率分别为1.69MPa,】150%;2.10MPa,】149%;1.18MPa,】145%;2.10MPa,】149%。在高温(60℃)下,S1~S4的拉伸强度和断裂伸长率分别为0.47MPa,23%;0.49MPa,21%;0.32MPa,17%;0.57MPa,84%。S2~S4在4~8 MPa下的燃速压力指数分别为0.49,0.52,0.38。4MPa压力,Ar气气氛下,S1~S4的爆热分别为6669,6695,6350,7014kJ/kg。总结了燃速和爆热的关系方程式。

钝感氧化剂对PBT基推进剂低易损性的影响

为探索钝感氧化剂-PSAN对PBT基固体推进剂低易损性的影响,在保证样品配方性能不发生显著改变的基础上,采用PSAN替代AP,并对2种推进剂及装药开展研究。结果表明,当完全采用AP作为氧化剂时,样品在慢速烤燃试验、射流撞击试验及殉爆试验中反应等级分别为爆炸、燃烧、爆轰;当采用PSAN部分替代AP后,样品在慢速烤燃试验中反应温度由163.2℃降低至128.6℃,反应等级由爆炸降低为燃烧,并在射流撞击试验及殉爆试验中反应等级分别降低至爆炸、燃烧以下。表明PSAN的加入可以有效改善PBT基固体推进剂的低易损性能。

使固体推进剂火箭发动机的壳体绝热的方法

本方法可以制造EPDM火箭发动机绝热体，其中碳纤维分散和固定在EPDM聚合物基质中，但是不会过分地断裂或破碎，即破裂成小的碎片，当遇到为了均匀地或其它方式地分布或分散碳纤维于EPDM聚合物基质中所需要的剪切程度时。该方法基本上无溶剂，和经过分布／减少剪切的混合方未能将脆性碳纤维没有过度损害地分布到橡胶基质中来进行。根据一个实施方案，至少大约50％的被引入混合装置中的弹性体组合物是具有足够低分子量和高二烯烃含量的液体EPDM三元共聚物，以使碳纤维分散在EPDM中但没有纤维的显著破碎。

TATB基PBX的快速烤燃实验与数值模拟

根据TATB基高聚物黏结炸药(TATB基PBX)异常环境安全性特点(例如导弹发射失败),采用固体推进剂作为燃料开展了带2 mm厚约束钢壳的TATB基PBX快速烤燃小尺寸实验,模拟推进剂燃烧时具有一定约束炸药的响应情况,并且利用实验得到的炸药表面热流通量作为边界条件,采用高阶有限元法对炸药样品升温过程进行了数值模拟。实验中测量了炸药表面温度随时间变化情况,利用温度数据和Duhamel叠加原理计算得到炸药表面平均热流通量在其点火前为19.17 kW.m-2,在此平均热流通量条件下,带2 mm厚约束钢壳的TATB基PBX点火反应时间为95 s。研究结果表明,固体推进剂燃烧会在短时间内引起TATB基PBX点火燃烧反应,但不会发生猛烈的爆燃或爆轰现象。

端炔基聚乙二醇的合成及固化

针对NEPE推进剂中端羟基聚醚和多异氰酸酯固化体系对水敏感的缺点,为获得新的固化体系,依据点击化学反应(click-chemistry)原理,以聚乙二醇400和丙炔溴为原料,四氢呋喃为溶剂,在催化剂叔丁醇钾存在下,温度30℃,反应时间24 h,分离产物并真空干燥后,得到黏稠状液态端炔基聚乙二醇,产率为86.1%。用红外、核磁共振和元素分析对端炔基聚乙二醇进行了表征。研究了端炔基聚乙二醇与叠氮类化合物的固化反应,表明其有望用作新的复合固体推进剂的固化体系。