浇铸无烟CMDB推进剂流变性能

为有效调节改性双基(CMDB)推进剂(主要组分为硝化棉、硝化甘油和黑索今)的流变性能,利用HAAKE旋转流变仪研究了增塑剂、高分子增稠剂及温度对CMDB推进剂流变特性的影响。结果表明,CMDB推进剂为具有屈服应力的假塑性流体,调整增塑剂硝化甘油与吉纳的比例(m(NG)∶m(DINA)=10∶1,8∶1,6∶1),当增塑剂比例降低,CMDB推进剂粘度和屈服值增大,流动活化能减小;高分子增稠剂含量增加,CMDB推进剂粘度明显增大,流动活化能减小;温度升高,CMDB推进剂粘度减小。

DNTF-CMDB推进剂的力学性能

采用单轴抗拉实验研究了添加3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的改性双基推进剂的力学性能,获得了不同温度下(-40℃、20℃和50℃)DF系列推进剂的抗拉强度和断裂延伸率;用动态热机械方法获得的低温黏弹系数Cg1和Cg2,计算了DF系列推进剂的低温脆化参数。结果表明,DNTF对NC有一定的增塑作用,并能降低低温脆化参数、提高韧性。高低温和常温下断裂延伸率与组合量G(m(NG)∶m(NC)和m(DNTF)∶m(NC)的组合量)之间存在相关性,当DNTF的质量分数为20%时3个温度段的断裂延伸率和低温抗拉强度都达到最大值,而低温脆化参数有最低值。常温和高温的抗拉强度主要取决于NC与NG的质量比。DF系列推进剂的低温脆化参数与低温抗拉强度有关。

纳米有机金属盐对 RDX／CMDB 推进剂燃烧性能的影响

制备了含纳米3-硝基邻苯二甲酸铅、纳米对氨基苯甲酸铜和炭黑复配催化剂(NPAC)的RDX/CMDB推进剂,用靶线法测试了推进剂的燃速,用热重分析(TG)、常压和高压DSC、微型热电偶、单幅彩色摄影和SEM-EDS联用分别测试了热分解性能、燃烧波火焰温度分布、熄火表面形貌和熄火表面的元素。结果表明,与普通3-硝基邻苯二甲酸铅、对氨基苯甲酸铜和炭黑复配催化剂(PPAC)相比,NPAC催化剂可提高RDX/CMDB推进剂中、低压段的燃速,降低其压强指数,拓宽其燃烧平台范围;NPAC可使推进剂低温分解放热峰向低温方向移动,而使高温放热峰向高温方向移动,并使推进剂热分解的放热量增大。NPAC可使推进剂的表面反应区、嘶嘶区和暗区的厚度增大,并使各区温度升高;含NPAC的推进剂的熄火表面碳骨架上的铅、铜元素聚集体的平均粒径小于加入PPAC复配催化剂的推进剂。

碳纳米管对AP/CMDB推进剂燃烧性能和力学性能的影响

为了改善溶剂压伸法制备的高氯酸铵/复合改性双基(AP/CMDB)推进剂的燃烧性能和力学性能,采用差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了碳纳米管(CNTs)对AP/CMDB推进剂主要组分热分解性能及AP/CMDB推进剂微观结构的影响,测试了含质量分数为0.1%、0.3%和0.5%CNTs的AP/CMDB推进剂的燃速和抗冲强度。结果表明,CNTs可以有效催化AP的热分解,使AP低温分解峰消失,高温分解峰温提前39.9℃,但对NC/NG双基组分的热分解影响不大;CNTs可以改善AP/CMDB推进剂的微观结构,添加0.5%CNTs的推进剂中无明显微裂纹;CNTs可以有效改善AP/CMDB推进剂的燃烧性能和力学性能,随着CNTs含量的增加,推进剂的燃速提高、压强指数降低,推进剂的抗冲强度增大;添加0.5%CNTs的AP/CMDB推进剂10 MPa下燃速为61.19 mm·s^(-1),10~22 MPa压强指数为0.51,-40℃下的抗冲强度为5.55 kJ·m^(-2)。

DNTF-CMDB推进剂的燃烧机理(英文)

采用燃烧火焰单幅照相技术、微热电偶测温和扫描电镜-能谱仪研究了DNTF-CMDB推进剂的火焰结构、燃烧波温度分布、熄火表面形貌及元素分布。结果表明,含10%DNTF改性双基推进剂的火焰结构为预混火焰,其燃烧波结构与双基推进剂类似。含50%DNTF改性双基推进剂的火焰结构为扩散火焰,其燃烧波结构与AP-HTPB复合推进剂类似。燃烧表面炭物质的减少是推进剂压强指数升高的主要原因。

含高氮化合物的CMDB推进剂的燃烧特性

以3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz)和2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪(NNHT)为含能添加剂应用于含RDX或HNIW的CMDB推进剂中,考察了BTATz和NNHT对推进剂燃速、火焰和熄火表面形貌的影响。结果表明,BTATz能大大提高推进剂的燃速,而NNHT有助于推进剂产生平台燃烧,分别完全取代RDX后,推进剂的燃烧显现出不同于RDX-CMDB推进剂的独特的暗区形貌,在暗区内部存在由燃烧表面发出的发散火焰束,这主要得益于BTATz和NNHT自身高燃速特性及其燃烧时不存在如RDX的熔融过程;含与不含高氮化合物的RDX-CMDB推进剂火焰形貌类似,熔融态的RDX妨碍了燃烧表面高热碳粒的生成,较少的高热碳粒不利于RDX-CMDB推进剂燃速的提升;常用的铅-铜-碳催化体系对于推进剂的燃烧同样也具有理想的调节作用,在该催化体系与NNHT的协同作用下,8~22MPa范围内NNHT-RDX-CMDB推进剂压强指数降至0.19,降幅达76%,NNHT-HNIW-CMDB推进剂压强指数降至0.42,降幅达50.6%;该催化体系对BTATz、NNHT、HNIW不敏感,催化体系本质上还是主要作用于双基基体,发生在燃烧表面及近燃面的凝/气相区,使得燃烧表面结构发生明显改变,CMDB推进剂燃烧性能得以改善。

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。

海因/三嗪类复合键合剂包覆黑索今的研究

采用水-溶液悬浮法,对海因/三嗪类复合键合剂包覆RDX进行了实验研究。通过L9(34)正交实验研究了反应时间、反应温度、键合剂用量和搅拌速度对包覆度的影响规律,并利用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、感度实验等对包覆后的RDX进行表征。正交实验确定的最佳包覆条件:10 g RDX,反应时间90 min,反应温度50℃,键合剂用量0.3 g,搅拌速度700 r.min-1,包覆度达87%。包覆后RDX表面明亮有光泽,包覆厚度约为0.2μm。红外光谱中NO2基团的吸收峰红移22 cm-1至1510 cm-1,且吸收带展宽。热分解峰温升高0.4℃,撞击感度特性落高提高4.5 cm。

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。

FOX-7对NC/TMETN基低敏感无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响

采用燃速-靶线法研究了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的含量、粒度及不同铅盐/铜盐/炭黑三元复合燃烧催化剂对硝化棉/三羟甲基乙烷三硝酸酯(NC/TMETN)低敏感无烟螺压改性双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,随着NC/TMETN基推进剂配方中FOX-7含量的增加,燃速先上升后下降,当FOX-7含量为25%时,可将基础配方10 MPa下的燃速由5.87 mm·s^-1提高至14.90 mm·s^-1,当FOX-7含量由25%增至30%时,10 MPa下的燃速由14.90 mm·s^-1降至12.78 mm·s^-1,FOX-7含量由5%增加至30%时,6~16 MPa下的压力指数由0.97降至0.60;用等量细颗粒的FOX-7取代粗颗粒时,可使推进剂10 MPa下的燃速降低1.16 mm·s^-1,使推进剂6~14 MPa各压力区间的压力指数增大;B-Pb/B-Cu/CB催化剂可以将NC/TMETN/FOX-7基改性双基推进剂10 MPa下燃速由未加催化剂时的14.90 mm·s^-1提高至18.65 mm·s^-1,6~16 MPa下的压力指数由未加催化剂时的0.63降至0.35。

三种典型固体推进剂排气羽流特性参数的模拟计算

为研究典型固体推进剂装药的排气羽流特性,采用能量计算星程序和ANSYS-Fluent软件对双基(DB)推进剂、复合改性双基(CMDB)推进剂及硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂燃烧及排气羽流场进行了模型构建和求解,获得了羽流温度和羽流流速等特性参数,采用红外热像仪和TDLAS流速测试系统对其进行了实验验证,并将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,流场计算获得3种推进剂的羽流流速分别为1 002.38、1 279.01、1 243.16m/s。实验中应考虑推进剂羽流流场的非均匀性及实际测试状态与数值模型的一致性;流场计算获得的羽流温度与红外热像仪测试结果定性一致,应改进实验方案获得羽流的真实辐射率,并考虑数值模型的理想化假设带来的偏差。

金属粉对NC/TMETN/FOX-7低敏感改性双基推进剂燃烧性能的影响

采用燃速-靶线法研究了铝粉(Al)、镁铝合金粉(Mg-Al)和硼粉(B)以及铝粉含量、粒度等对NC/TMETN/FOX-7改性双基推进剂燃烧性能(燃速和压强指数)的影响;采用单幅放大彩色摄影法研究了其火焰结构。结果表明,推进剂配方中添加金属粉可提高NC/TMETN/FOX-7改性双基推进剂的燃速,金属粉使推进剂燃速的增大幅度由大到小依次为:Al-Mg>Al>B;随着Al粉(粒径12.5μm)质量分数由0增至10%,NC/TMETN/FOX-7推进剂的燃速先增大后减小,当铝粉质量分数为5%时推进剂燃速最高,达到21.19mm/s;NC/TMETN/FOX-7改性双基推进剂的燃速随着铝粉粒度的增大而增大,铝粉粒径由12.5μm增至45μm时,10MPa下推进剂的燃速由21.19mm/s增至24.47mm/s,8～14MPa的压强指数降至0.20以下;NC/TMETN/FOX-7推进剂的火焰结构与NC/NG基推进剂相似,由预热区、亚表面及表面区、暗区和火焰区组成,各区之间的界限不明显。

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。

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。

含CL-20改性双基推进剂的能量计算与分析

借助REAL软件,采用最小自由能法计算了含不同量六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、黑索今(RDX)、Al的改性双基推进剂的能量特性。研究了CL-20、RDX、Al含量变化对该推进剂能量特性的影响。结果表明:随着CL-20含量的提高,该推进剂的理论比冲、燃烧温度、氧平衡和燃气平均分子量大幅度增加;在含CL-20改性双基推进剂中加入Al粉可进一步提高推进剂的能量,但Al粉含量应使体系氧平衡系数大于0.53,否则将降低能量。