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。     

长金属丝对固体推进剂燃速和装药的影响

应用热传导基本原理初步建立金属丝对装药轴向燃速影响的数学模型,定性地分析金属材料和推进剂的性质与尺寸对轴向燃速的影响规律,结果与实验结果基本一致。另外,分析两种燃烧速度——推进剂自身固有燃速与轴向燃速对火箭发动机装药燃烧面变化的影响规律,推导出装药燃烧面、推力、锥角、到达等面燃烧的时间、余药量等计算公式,以及与嵌入金属丝的根数和位置之间的关系,作为双向燃烧装药设计的计算基础。     

超高燃速推进剂的压力敏感性

分析了超高燃速推进剂的压力敏感性，提出了一种降低超高燃速推进剂压力敏感性的物理方法，即通过估算，以不同密度和不同孔结构参数的多段药片组合成ＵＨＢＲ药柱。实验证明理论估算与实测ｐ－ｕ关系，在规律上非常一致，证实用这种方法可以降低ＵＨＢＲ燃烧过程的表观压力指数。     

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％。     

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。     

平台RDX-CMDB推进剂高压热分解与燃速的相关性

为研究平台RDX-CMDB推进剂高压热分解与燃速的相关性,用燃速测试和高压差示扫描量热( PDSC)技术分别研究了两种推进剂3、6、9、12MPa下的燃烧性能和热分解。结果表明,PDSC特征量(⊿H、⊿T 和⊿T_p)随压强变化规律与RDX-CMDB推进剂出现平台燃烧效应存在联系,综合特征量与RDX-CMDB推进剂燃速线性相关。     

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．     

复合改性双基推进剂燃速估算(Ⅰ)

本文在《由固体推进剂的组成预示燃速》的基础上.进一步讨论了过氯酸铵和铝粉的含量、颗粒度对复合改性双基推进剂燃速及其特性的影响。在一定实验和假设的条件下,提出了可适用于估算非催化复合改性双基推进剂燃速及压力指数的半经验方法。估算值能与实测值基本符合。并已有现成微机计算程序,可供有关人员参考使用。     

复合改性双基推进剂燃速估算(Ⅱ)

本文在“复合改性双基推进剂燃速估算(I)”的基础上,进一步讨论了HMX(RDX)对推进剂燃速及压力指数的影响,提出了可适用于估算HMX(RDX)有关的复合改性双基推进剂燃速和压力指数的方法。估算值与实测结果基本符合。计算过程编有计算程序,可供参考使用。     

低燃速无烟黑索今改性双基推进剂燃烧性能

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RDXCMDB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,6~15 MPa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6~15 MPa下的压强指数由未添加催化剂时的0.65降至0.12,在中压8~10 MPa下燃烧出现麦撒效应。     

AP/CMDB推进剂燃速控制与降感研究

测试了加入不同粒度AP、不同品种催化剂的推进剂的燃速和加入不同降感材料的推进剂的机械感度,分析了影响AP/CMDB推进剂燃烧性能和机械感度的主要影响因素。结果表明,AP粒度是影响AP/CMDB推进剂燃速的主要因素,加入纳米催化剂与某含铜化合物复配能进一步提高燃速,燃速压强指数不提高;推进剂中含能材料的比例和材料颗粒形貌对推进剂机械感度有明显影响,采用某低感增塑剂部分代替NG并加入某高导热碳基材料进行协同降感,能明显降低AP/CMDB推进剂的摩擦感度和撞击感度。     

平台含黑索今改性双基推进剂高压热分解与燃速的相关性

为研究平台含黑索今改性双基推进剂(RDX-CMDB)高压热分解与燃速的相关性,用燃速测试和高压差示扫描量热(PDSC)技术分别研究了两种推进剂在3、6、9、12 MPa下的燃烧性能和热分解。结果表明,PDSC特征量随压强变化规律与RDX-CMDB推进剂出现平台燃烧效应存在联系,综合特征量与RDX-CMDB推进剂燃速线性相关。     

单和双燃速固体发动机零维内弹道方程探讨

基于热力学第一定律的一般表达式,推导了单燃速和双燃速固体火箭发动机零维内弹道能量方程,并指出一些有关固体火箭发动机原理的教材中给出的单燃速零维内弹道方程在理论上并不严格一致的两个原因:一是忽略了发动机点火启动过程中燃烧室内的温度变化;二是忽略了因推进剂燃面退移控制系统所做的容积功.在一个算例中,教材中的内弹道方程计算出的点火启动时间比本文方程计算出的时间约长40%,说明不宜忽略点火启动过程中燃烧室内燃气温度的变化.     

固体推进剂专家系统总体研究

针对固体推进剂研制手段多以实验为主、分析软件智能化程度不高的状况,该文提出了基于配方组元数据库的固体推进剂专家系统.该系统采用最小自由能数学模型,自由基裂解燃烧模型和中间相力学模型,通过理论预示给出初步的配方设计方案参数,再结合BP神经网络抽取出配方组成、结构和性能间协同效应规律的非线性信息,实现固体推进剂的配方优化.最后,给出了固体推进剂专家系统的总体设计,阐述了各模块的功能作用.简单应用示例说明固体推进剂专家系统具有较好的实用性和可信度 .