后摆心潜入式喷管柔性接头力学特性数值仿真

针对后摆心潜入式喷管柔性接头在燃气压力与摆动联合载荷下,弹性件与增强件的力学特性计算问题,建立了对称刚体-柔性体结合的几何模型;采用了有限元方法,获取了柔性接头在燃气压力、摆动载荷及联合载荷下应力、弹性比力矩分布规律。研究表明:随着燃气压力增大,弹性比力矩降低;随摆角增大,弹性比力矩增大。文中的数值仿真方法,可以应用于柔性接头力学特性的计算,为柔性接头强度的安全性评估提供指导。

粘结剂复合方式对硼粉热性能的影响研究

为了研究含能粘结剂硝化纤维素与微米硼粉的不同复合方式对硼粉热氧化性能的影响,采用热重分析测试手段分析了不同复合方式(简单机械复合、浇膜复合、团聚造粒改性)对1μm硼粉热性能的影响,建立了3种改性后硼粉的燃烧模型,研究了含能粘结剂硝化纤维素含量对其热氧化性能的影响。结果表明:团聚造粒改性对其氧化性能改善最佳;简单机械复合、浇膜复合和团聚造粒改性分别使硼粉氧化温度提前了0.1、29.4、112.3℃;简单机械复合与团聚造粒改性使硼粉最终氧化率分别提高了3.4%和13.8%,而浇膜复合无较大改善作用;随着硝化纤维素含量的增加,硼粉的氧化性能增强。

甲基紫试验中改性双基推进剂的热分解机制研究

目的 研究甲基紫试验中含Al改性双基推进剂以及含RDX改性双基推进剂2种典型改性双基推进剂的热分解机理。方法 将这2种典型改性双基推进剂与普通双基推进剂进行对比试验,采用TG-DSC-FTIR-MS联用技术,通过对分解温度、放热量、分解产物等特征参数进行分析,明确3种推进剂的非等温热分解行为。采用微热量热法,在与甲基紫试验相同温度下对3种推进剂进行等温热分解行为研究。结果 含Al改性双基推进剂在程序升温条件下的热质量损失和热分解行为与普通双基推进剂的基本一致。含RDX改性双基推进剂中的NG较其他2种推进剂更易挥发,相应分解反应初期NG分解释放的NO_(2)较少,且在整个热分解反应历程中分2个阶段,含硝酸酯基团的NC/NG体系先分解,再引起硝铵炸药RDX的热分解。在等温条件下,3种推进剂在40 min对应的反应深度均不超过0.4%,5 h对应的反应深度均不超过3%。但在分解反应初期,含Al改性双基推进剂分解反应的速率更快。结论 对比不同推进剂甲基紫安定性试验结果,并不是甲基紫试纸完全变色时间越长的热安定越好,说明甲基紫安定性试验方法存在一定的局限性。采用分解反应深度作为量气和量热方法转换的纽带,有望采用微热量热作为甲基紫试验的替代技术实现安定性的定量评价。

2,4,5-三碘基咪唑在微通道式反应器中的硝化反应

采用微通道式反应技术,以2,4,5-三碘基咪唑(2,4,5-TII)为原料,分别在20%、50%、65%、98%不同质量分数的硝酸中进行硝化反应,合成2,4,5-三硝基咪唑的咪唑盐(2,4,5-TNI咪唑盐);采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振光谱(NMR)、元素分析(EA)和熔点测定法等表征了产物结构。结果表明,采用微通道式硝化反应技术时,由2,4,5-TII制备2,4,5-TNI咪唑盐最优工艺条件为:2,4,5-TII与98%硝酸摩尔比为1∶20、在微通道式反应器停留时间6min、反应液温度70~72℃,得率为21.8%。微通道式反应工艺与常规釜式反应工艺相比,具有反应时间短、硝化试剂用量降低、反应温度略有降低、得率略有提高的优点,但也无法完全避免氧化副反应的发生。

1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑的微通道合成技术

采用微通道式反应技术,分别以1-甲基-2,4-二硝基咪唑(2,4-MDNI)与硝硫混酸硝化反应、2,4,5-三硝基咪唑钾盐(2,4,5-TNIK)与硫酸二甲酯(DMS)甲基化反应,合成了1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑(MTNI);采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振光谱(NMR)、元素分析(EA)、熔点等表征了其结构。结果表明,采用微通道反应技术,基于2,4-MDNI硝化工艺的最优条件为:2,4-MDNI和发烟硝酸摩尔比为2∶3、发烟硝酸和20%发烟硫酸体积比为1∶2、在微通道反应器中停留时间为12min、反应器中反应液温度为75℃,得率和纯度分别为78.1%和99.2%。基于2,4,5-TNIK甲基化工艺的最优条件为:2,4,5-TNIK、DMS和K2CO3摩尔比为1∶2∶2、在微通道反应器中停留时间为20min、反应温度为70℃,得率和纯度分别为71.3%和99.4%。由此可得,微通道式反应工艺与常规釜式反应工艺相比,具有反应时间短、硝化试剂用量少、反应温度略有降低、得率略有提高的优点。

不等径开放式撞击流雾化特征及二乙二醇/水体系混合研究

采用粒子图像测速技术(PIV)对不等径开放式撞击流中质量分数60%的甘油‑水溶液雾化性能进行了研究,探讨韦伯数We(51≤We≤1605)、入射速度u(2.12 m·s^(-1)≤u≤6.37 m·s^(-1))、喷嘴直径(喷嘴1:左侧喷嘴直径(D_(1))=1.5 mm,右侧喷嘴直径(D_(2))=2 mm;喷嘴2:D_(1)=2 mm,D_(2)=3 mm)对液膜破碎特征及液滴行为的影响,并对复合含能材料粘结剂溶剂二乙二醇与水混合过程的液滴分布进行了研究。结果表明:随着We增大,液膜破碎长度先增大,当液膜破碎模式到达无边缘模式后减小,且液膜厚度与液滴直径逐步减小,液滴速度逐步增大;随喷嘴直径增大,液膜破碎模式变化不显著,液膜破碎长度、厚度、液滴直径均增大,液滴速度则逐步减小。同时,拟合得到液膜破碎长度、液膜厚度、液滴索特平均直径D[3,2]与喷嘴直径、韦伯数间的经验关联式,采用二乙二醇与水体系验证后发现,随入射速度增大,二乙二醇与水撞击混合后液滴直径减小,分布变窄,D[3,2]数值在经验关联式±15%误差范围内与理论预测结果一致。

EHTPB基黏结剂体系的低温固化

为了开发适用于PBX浇注炸药低温固化的黏结剂体系,选取环氧端羟基聚丁二烯(EHTPB)为黏结剂,用黏度增长法研究了添加二聚酸二异氰酸酯(DDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDI trimer)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)5种固化剂在45℃条件下黏度随时间的变化规律;并在35℃下研究体系中添加不同催化剂羰基铜化合物(YKT)、二月桂酸二丁基锡(T12)、三亚乙基二胺(DABCO)、辛酸亚锡(T9)、三苯基铋(TPB)对EHTPB-DDI黏结剂体系的催化反应效果;采用恒温流变技术对EHTPB-DDI-YKT黏结剂体系的固化反应动力学进行了计算。结果表明,在45℃条件下DDI与IPDI的固化反应活性相近,可作为较为理想的固化剂;在35℃下催化剂对EHTPB-DDI固化反应速率的影响顺序为:T12>T9>DABCO>YKT>TPB,其中添加YKT时适用期为5.45 h,符合固化工艺要求;通过反应速率判断出EHTPB-DDI-YKT黏结剂体系固化反应为自催化反应,计算出该黏结剂体系的表观活化能为91.65 kJ/mol,反应级数为0.836。EHTPB-DDI-YKT黏结剂体系能够有效降低黏结剂体系的固化温度,实现EHTPB基PBX浇注炸药低温固化。

航空发动机涡轮叶片热障涂层的现状与发展

热障涂层的研究对提高航空发动机涡轮叶片的工作效率和服役时间具有重要意义。本文重点介绍了热障涂层的结构、材料分类、制备及后处理技术、失效机制方面的研究现状,并对其未来发展进行了展望。高熵陶瓷材料等新型陶瓷材料因其优异的热稳定性及综合力学性能,具有良好的应用前景。激光表面改性技术具有效率高、形变小、局部选区处理等优势,可进一步提高热障涂层的安全可靠性。后续热障涂层的研究将聚焦高熵陶瓷材料、功能梯度材料等的研究及应用,充分采用数值分析及建模等深入研究涂层的失效与防护机制,为航空发动机涡轮叶片的发展奠定基础。

隔舱式双脉冲发动机金属膜片破裂实验及数值仿真研究

针对金属隔舱式双脉冲发动机Ⅱ脉冲工作时隔舱装置金属膜片受压打开的工作特点,采用冷气冲击实验装置模拟双脉冲发动机受高压燃气冲击破膜打开的过程,建立了冷气冲击实验数值仿真模拟方法,获得了双脉冲发动机隔舱装置Ⅱ脉冲工作过程膜片的打开特性。数值仿真与冷气冲击实验中金属膜片破开时间以及破开前膜片中心结点轴向位移误差均较小,验证了2A12铝合金力学模型的准确性以及数值仿真方法的可靠性,为隔舱装置工作性能仿真分析提供了重要依据。

高性能多层氧化石墨烯基复合水凝胶的可控合成方法研究

以多层氧化石墨烯(GO)为原料,羟丙基纤维素(HPC)为骨架,采用溶剂热法制备还原氧化石墨烯复合海绵的前驱物——三维还原氧化石墨烯复合水凝胶。考察分散液配比、置换程度、pH、反应时间与温度、HPC添加量等因素对水凝胶成型性的影响。结果表明:分散液中无水乙醇与去离子水最佳配比为1∶1;离心时间30min、置换次数6次时层间水分置换最彻底;pH=8、反应温度210℃、时间14h、HPC添加量10mg时制备效果最佳。

聚合物基高黏浆料立式螺旋挤注装填装备关键元件结构的仿真优化

针对当前聚合物基含能材料装填过程中存在的人机面对、手工作业等问题,采用立式螺旋挤注装填工艺来实现高黏塑性浆料的连续装填。为此,本文在解析高黏浆料特性的基础上,对螺杆构型及机筒结构进行仿真优化。结果表明,相较于混炼元件在改善粒子掺混效果时会造成高剪切、高温升等隐患,三段式螺纹结构更适用于高黏含能浆料的稳定、安全输送。同时,将口模尺寸与机筒锥角分别设为直径30 mm以及1°均可以显著降低流道的阻滞作用,从而削弱高压高温等隐患以确保工艺安全性。

纳米CuCr_(2)O_(4)在HTPB复合推进剂中应用的安全性及燃烧机理

为提高纳米CuCr_(2)O_(4)(n-CuCr_(2)O_(4))燃烧效能,阐明其促进HTPB复合推进剂燃烧的机理,研究了n-CuCr_(2)O_(4)分散方法,探讨了n-CuCr_(2)O_(4)对复合推进剂安全性和燃烧性能的影响。结果表明,癸二酸二异辛酯(DOS)可使n-CuCr_(2)O_(4)颗粒充分分散,颗粒粒径为50 nm。将DOS与乙酸乙酯混合作为分散液,n-CuCr_(2)O_(4)/分散液为12/100,超声分散30 min,n-CuCr_(2)O_(4)可以有效分散,使推进剂燃速提高1.5%。在含量均为2.5%时,含n-CuCr_(2)O_(4)推进剂的燃速虽然低于含卡托辛的,但是摩擦感度和撞击感度均降低。与微米CuCr_(2)O_(4)相比,n-CuCr_(2)O_(4)与卡托辛配合使用,使推进剂的摩擦感度由68%降低至52%,扩散火焰燃烧更充分,燃烧波温度分布曲线的斜率较大,4 MPa下为3.54×10^(4)℃/s,而含微米级CuCr_(2)O_(4)推进剂的燃烧波温度分布曲线斜率为2.06×10^(4)℃/s,明显促进了推进剂燃烧,而且随压力增加,这种趋势更加明显。

固体推进剂含能燃烧催化剂研究现状与发展趋势

以含能基团为区分,综述了固体推进剂含能燃烧催化剂近年来的研究现状,总结了唑类、吖嗪类、二茂铁类、蒽醌类、石墨烯类及硝基类含能燃烧催化剂对固体推进剂及其主要组分的催化燃烧作用及催化机制。指出唑类和吖嗪类部分化合物对固体推进剂催化效果优异;二茂铁及衍生物含能化兼具提升能量和改善迁移;蒽醌类等新型含能催化剂也各有优势;含氮量越高,对催化剂体系能力贡献越大,可通过在氮杂环上引入硝基等含能基团以提高氮含量并改善催化剂的性能。指出今后含能燃烧催化剂的研究重点为:进一步开展多功能、多金属含能燃烧催化剂的设计及机理探索;同时加强含能燃烧催化剂对其他含能材料热分解的催化作用及在固体推进剂中的应用研究。附参数文献89篇。

不饱和聚酯树脂阻燃改性技术研究进展

简述了不饱和聚酯树脂的结构特点及阻燃性能较差的原因。综述了近年来不饱和聚酯树脂所用的阻燃剂及阻燃改性方法,包括卤系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂及其它氢氧化物、纳米粒子和天然矿物等无机阻燃剂,分析了各类阻燃剂的特点及阻燃机理。提出对添加型阻燃剂表面改性来增加其在不饱和聚酯树脂中的相容性和分散性,引入阻燃元素或阻燃基团来提高反应型阻燃剂的阻燃性能,以及比较不同阻燃剂的优缺点实现高效协同阻燃的效果。

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。

飞片参数及冲击角度对能量激发的影响研究

为研究飞片参数及冲击角度对冲击片雷管作用性能的影响,采用Solidworks和LS-DYNA软件对飞片剪切过程和不同角度冲击炸药的起爆效果进行了仿真,并通过仿真和试验验证飞片厚度和直径对其冲击速度的影响。结果表明:加速膛硬度越高,飞片成形状况越好;飞片最大速度与飞片直径、厚度呈负相关,但飞片厚度过小时易发生破碎现象;入射角度为0,30,60,90°的飞片冲击HNS药柱均能达到稳定爆轰,以0°入射角冲击时爆轰效果最佳。

改进蚁群算法优化的密集装配路径规划

为提高密集装配工艺作业效率,针对其装配工艺建立数学模型,得到装配过程中的多目标路径规划问题。根据轮盘赌原则对蚁群算法进行改进,克服了算法容易陷入局部最优解问题并对装配轨迹进行优化。结果表明:该规划探索出密集装配工艺的最优路径,提高了装配工艺效率。

单原子催化剂的催化效果及其作为固体推进剂燃烧催化剂的应用前景分析

随着先进火箭与导弹技术进一步发展,现有燃烧催化剂已经无法满足推进剂技术进一步向着高能、燃气清洁以及燃烧可控方向发展的需求,体现在催化效率不够高、催化选择性差以及缺乏催化模型3个方面。而单原子催化剂具有高催化活性和选择性、高稳定性和100%原子利用率等显著优势,将单原子催化剂引入推进剂燃烧催化领域有望突破固体推进剂燃烧性能高效、精准调控这一瓶颈问题。主要介绍了单原子催化剂的制备方法和表征技术,分析了单原子燃烧催化剂在固体推进剂领域的作用效果,指出了单原子催化剂的优势所在,进一步结合现有燃烧催化剂研究经验,预测了单原子燃烧催化剂发展趋势,分别从微观结构多样化设计与构建方面丰富单原子燃烧催化剂体系以及从分子层面认知催化反应机理,明确固体推进剂单原子催化燃烧机制。附参考文献63篇。

基于DH法的数控伺服平台定位误差补偿策略

针对某型号固体材料推进剂生产过程中出现的加工误差和安装误差问题,提出一种定位位置误差补偿策略。利用机器人领域常用的DH法对其进行运动学建模,将建模参数误差看作随着驱动指令变化的变量,以三坐标测量仪为测量工具,对直线轴和旋转轴实际的轴线方程进行辨识,重新建立各杆件实际坐标系的状态矩阵,拟合出实际齐次坐标变换矩阵各元素误差与给定驱动指令的关系曲线,并对理想齐次坐标变换矩阵进行补偿。仿真结果表明:补偿后定位位置误差能下降约40%,验证了方法的有效性。

4-氯-1-硝氨基-2,3,5,6-四硝基苯的合成及热性能分析

为了探索多硝基含能化合物的合成及其热分解性能,以4-氯-3,5-二硝基苯胺为原料,在乙酸酐溶液中加入4-氯-3,5-二硝基苯胺,乙酰化反应生成4-氯-3,5-二硝基乙酰苯胺(化合物Ⅰ),收率为91.7%;化合物Ⅰ在室温下硝化2h,制得4-氯-1-硝氨基-2,3,5,6-四硝基苯(化合物Ⅱ),收率为69.1%;采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振光谱(NMR)和元素分析(EA)对两种物质的结构进行了表征;培养了两种化合物的单晶,通过X-射线单晶衍射(SC-XRD)测定化合物的晶体结构;采用氮当量公式(NE)和修正氮当量公式(MNE)计算了化合物Ⅱ的爆轰性能,采用DSC和TG测试了化合物Ⅱ的热分解过程,并根据Kissinger法和FWO法计算了化合物Ⅱ的表观活化能(E)和指前因子(A),计算了放热分解过程的初始分解温度(Tp0)、自由活化能(ΔG≠)、活化焓(ΔH≠)、活化熵(ΔS≠),并估算了热爆炸临界温度(Tbp0)。结果表明,化合物Ⅰ的相对分子质量为259.61,空间群为C2,化合物Ⅱ的相对分子质量为352.5,空间群为C2/c,两种化合物的晶体结构均属单斜晶系;DSC显示,化合物Ⅱ在438.20K时达到最大放热峰,具有较好的热稳定性,爆轰参数表明该物质能量较高,有望成为极具前途的高能量高密度含能化合物。