燃速催化剂在固体推进剂中的应用研究

总结了近10年来燃速催化剂在固体推进剂中的应用研究现状,指出了燃速催化剂研究的发展方向以及纳米燃速催化剂在固体推进剂中的应用前景。     

燃速催化剂对NEPE固体推进剂能量和压强指数的影响

分析了燃速催化剂对NEPE高能固体推进剂理论比冲和燃速压强指数的影响.在固体含量为68.4％～74.9％的范围内,观察到随着固体氧化剂和金属燃烧剂含量的增加,标准理论比冲(I_(ss)~°)从2660.0N.s/kg增至2682.7N.s/kg.如加入1.52％～2.05％的燃速催化剂.则I_(ss)~°下降为2640.5～2660.0,采用复合燃速催化剂可使推进剂的燃速压强指数降至0.655～0.716,其含量不应低于1.5％～2.1％。     

降低NEPE推进剂燃速压强指数的新型催化剂

研究了ＮＥＰＥ推进剂降低燃速压强指数新型催化剂的合成与分析、热分析与其对ＨＭＸ常压热分解的催化作用和与ＮＥＰＥ各组分的相容性．对固化催化作用及对推进剂燃烧性能的影响．新合成的含铅燃速催化剂，如ＣＡＰ和ＴＡＰ等，能使ＮＥＰＥ推进剂的压强指数ｎ降至０．５８，其相容性好，对推进剂的力学性能无不良影响．     

配方对含硼富燃料推进剂绝热火焰温度的影响研究

针对含硼富燃料推进剂的组分特点,设计了不同配方的含硼富燃料推进剂,并使用埋置钨铼热电偶的方法对其绝热火焰温度进行测试,以此来分析配方对含硼富燃料推进剂绝热火焰温度的影响。研究结果表明：增加镁铝合金的用量可以提高含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度;氧化剂含量的增大,一般会使含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度升高,但当氧化剂含量减小、镁铝合金含量增大时,含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度升高;粘结剂含量增大、氧化剂含量减小时,含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度下降,粘结剂含量增大、硼含量减小时,含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度略有上升;硼粉含量升高会使含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度下降;提高含硼富燃料推进剂绝热火焰温度的最有效方法是适当增加铝镁合金或氧化剂的含量。     

偕-双(丙基二茂铁基)烷烃燃速催化剂的研究

合成和表征了三种新型燃速催化剂:偕-双(丙基二茂铁基)甲烷,2,2-双(丙基二茂铁基)丙烷和2,2一双(丙基二茂铁基)丁烷,研究了上述化合物和偕-双(甲基及乙基二茂铁基)烷烃衍生物的电化学性能,探讨取代基和偶联基团对其催化性能的影响,对它们的迁移性与国内目前常用的叔丁基二茂铁(TBF)做了比较试验。     

草酸铵对改性双基推进剂燃烧及能量性能影响研究

采用最小自由能法进行理论计算,研究了草酸铵含量对改性双基推进剂的热力学参数影响。结果表明,当草酸铵质量分数从0提高到8%时,推进剂的理论比冲Isp下降了4.58%;理论特征速度C*和燃烧室温度Tc则分别下降了70.9 m·s-1和21 K;而燃气平均分子量则有所提高,这些变化趋势具有很好的线性相关性。采用靶线法测量了含草酸铵的改性双基推进剂在2~18 MPa下的线燃速。结果表明,草酸铵有效降低了改性双基推进剂(CMDB)的燃速;且在低压下(2~10 MPa)的降速效果要好于高压(10~18 MPa),压力指数也随着草酸铵含量的提高而变高。     

球形硼粉对CMDB推进剂燃烧性能的影响

为改善固体推进剂的燃烧性能,在高能RDX-CMDB推进剂配方中添加硼粉和铝粉,利用静态恒压燃速仪在20℃测定样品燃速,以此考察它们对推进剂燃速特性的影响。同时考察在RDX-CMDB推进剂中添加Li F后其燃速特性的变化。研究结果表明:在RDX-CMDB推进剂配方体系中,添加金属粉使得推进剂的燃速压强指数升高;添加硼粉代替推进剂配方中的铝粉,可以降低推进剂配方的燃速压强指数。     

含氟茂铁吡唑类衍生物的合成及燃速催化性能的研究

以乙酰基二茂铁和取代苯甲醛为原料,利用羟醛缩合反应制备3种单二茂铁基的α,β-不饱和酮(1a~1c).然后将其与水合肼缩合成环合成吡唑啉(2a~2c),再与相应酰氯反应,引入具备强吸电子能力的含氟基团,合成5种3-二茂铁基-5-芳基-1-苯甲酰基吡唑啉(3a~3e),并运用IR、MS、1H NMR、19F NMR、13C NMR及HRMS对化合物结构进行表征.运用循环伏安法(CV)和差示脉冲伏安法(DPV)两种电化学手段探讨化合物3a~3e的氧化还原过程,利用热重分析(TG)、差热分析(DSC)两种热分析手段深入研究化合物3a~3e对高氯酸铵(AP)的燃速催化性能.电化学测试结果表明,化合物3a~3e均只含有一组氧化还原峰,归属于分子中茂环Fc/Fc+的氧化还原过程,且电极反应动力学基本受扩散控制.热分析结果表明,化合物3a~3e均对AP有优良的燃速催化效果,将原来的分解温度从450℃提前到300℃左右.     

一次空气系数对灶具燃烧性能的影响

本文通过理论分析和实验研究阐述了一次空气系数对灶具燃烧性能的影响,说明了一次空气在灶具设计和使用过程中的重要性。     

压缩比和CO2对二甲醚燃料均质压燃燃烧的影响

在一台2-135柴油机上实现了纯二甲醚(DME)的均质充量压燃(HCCI)的燃烧方式.为了扩展发动机适用工况,控制HCCI着火,进一步通过调节试验发动机压缩比以及在优化的压缩比下在进气道中加入气体CO2的方法来改进和控制HCCI的燃烧.试验结果表明,DME的HCCI燃烧模式不但可以实现无烟燃烧,还可以有效控制发动机NOx排放,使其接近于零排放.在试验负荷范围内,CO排放随负荷增加而降低;HC的排放随负荷增加而减少.对DME的HCCI燃烧机理等进行研究表明,由于纯DME十六烷值高导致着火较早(上止点前28°左右),该发动机只能在中低负荷较小范围内运行.改进的燃烧方法可以有效地控制HCCI燃烧,拓展HCCI发动机运转范围.     

低燃速无烟RDX-CMDB推进剂燃烧性能

采用“燃速-靶线法”研究聚甲醛(POM)、蔗糖八醋酸酯(SOA)及其不同质量比的(POM+SOA)混合物对无烟RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响,同时研究了两种复合燃烧催化剂F-pb/ W-Cu和E-pb/ W-Cu)对含POM+ SOA的RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响。结果表明, 配方中分别添加8%的POM或SOA,POM使10 MPa下燃速由10.87 mm.s_-1降至6.47 mm.s_-1,SOA 使10 MPa下燃速由10.87 mm.s_-1降至4.73 mm.s_-1;当POM和SOA的质量比为5:3混合使用时, 6MPa～15MPa下推进剂压强指数降至0.49;铅盐F-pb/铜盐W-Cu催化剂使低燃速RDX-CMDB推进剂6MPa～15MPa下的压强指数由未添加催化剂时的0.65降至0.12,在中压8～10MPa下燃烧出现麦撒效应。     

硝胺发射药热分解中间产物对燃烧的影响

研究了高压下硝胺发射药热分解中间产物对燃烧性能的影响。通过对热分解产物的分析和密闭爆发器试验结果表明:NO_2在高压下对黑索今(RDX)的爆燃有抑制作用,可缓和燃速-压力曲线转折的现象,并降低了硝胺发射药的燃速压力指数。而醛类中间产物则起相反的作用。这一研究结果可为研究硝胺发射药的配方和缓解u—p曲线转折具有理论意义与实用价值。     

燃速低温感的高能硝胺发射药研究

利用差示扫描量热法和密闭爆发器测试方法对含有NX燃速改良剂的高能硝胺发射药的热分解和燃烧性能及燃速温度系数进行研究。研究结果表明,NX燃速改良剂对改善硝胺发射药的燃烧性能和降低燃速温度系数有很好的效果。     

液体炮中喷射结构对燃烧稳定性的影响

燃烧稳定性控制技术是再生式液体发射药火炮(RLPG)的关键技术之一。报道在23mm RLPG试验装置上,研究了外环喷射结构和内环喷射结构对燃烧稳定性的影响,分析了外环喷射结构对RLPG点火燃烧不一致的原因。提出在23mm RLPG装置中,通过采用液体阻尼控制内环式喷射活塞的运动,可有效抑制燃烧室和贮液室压力振荡的幅度,提高RLPG燃烧稳定性。     

钝感火药装药膛内实际燃烧规律的研究

目的 研究钝感火药装药膛内的实际燃烧规律,方法 制备一种双基钝感火药,并在大口径火炮上进行射击实验,用内弹道势平衡的方法研究了该钝感火药装药膛内的实际燃烧规律,结果 采用钝感火药装药后,膛内实际燃烧的热平衡点参数向后移动,钝感 火药装药燃气生成函数可分别用三次函数和二次函数的拟合式表示,其膛内实际燃烧速度函数可表示为以相结压力冲量为自变量的指数函数或正比函数,结论利用内弹道势平衡方法研究钝感火药装     

高能气体压裂用液体药点火与燃烧研究

高能气体压裂用液体药能够被点燃的点火压力、．点火热量以及能够形成其稳定燃烧的上述两个参数是液体药用于油气井高能气体压裂的两个重要参量．本文周密闭爆发器装置，用硝化棉药粉和双芳－３火药做为点火药，通过调整点火药量，得出了高能气体压裂用液体药的点火压力为５０ＭＰａ以上和点火热量及形成其稳定燃烧的点火压力和点火热量．并且得出了液体药能够被点燃的点火药为液体药的２０％．对液体药高能气体压裂现场施工设计选择点火药具有重要参考的价值．     

平台双基推进剂铅炭催化燃烧模型的研究

该文分析了双基推进剂和平台双基推进剂稳态燃烧条件下燃烧表面解初期产物的化学性质，建立了催化条件下中间产物裂解模型，由此导出有铅炭催化化时双基推进剂的燃速公式，此公式可以定量地再现双基平台推进剂的“平台”和“麦撒”燃烧现象的全过程。