CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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推进剂

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    • RDX含量对改性双基推进剂热安全特性的影响

      2023, 31(10):1026-1034. DOI: 10.11943/CJEM2022194

      摘要 (223) HTML (86) PDF 1.74 M (1655) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究改性双基推进剂的热安全特性,采用差示扫描量热法(DSC)对黑索今(RDX)含量分别为0,18%,46%和54.6%的改性双基推进剂的热分解行为进行了研究,得到了升温速率2,5,10 ℃·min-1和20 ℃·min-1下的热分解温度。通过热反应动力学分析计算了其表观活化能、指前因子、反应速率、吉布斯自由能、活化焓及活化熵,分析了RDX含量对双基组分及表观活化能的影响规律。通过慢速烤燃和5 s爆发点试验得到不同RDX含量改性双基推进剂的响应特性。结果表明,配方中RDX含量为18%时,表观活化能最大,慢速烤燃和5 s爆发点响应温度和响应剧烈程度最低;随着RDX含量的增加,DSC第一分解峰温后移,表观活化能降低,双基推进剂的慢速烤燃响应温度向高温方向移动,体系热敏感性降低,但响应等级随之提升;当RDX含量在46%及以上时,响应等级为爆炸,不能通过慢速烤燃试验考核;5 s爆发点温度随着RDX含量的增加向高温方向移动,且上升趋势较为明显,改性双基推进剂的热安定性有所提升。

    • 含多种能量基叠氮增塑剂合成与性能研究进展

      2023, 31(9):949-967. DOI: 10.11943/CJEM2023148

      摘要 (235) HTML (112) PDF 2.80 M (2753) 评论 (0) 收藏

      摘要:与仅含叠氮基(─N3)的增塑剂相比,含多种能量基的叠氮增塑剂往往具有更大的密度、更高的氧平衡、更突出的能量性能等,能赋予推进剂更大的比冲和更好的燃烧性能,成为该领域的研究热点。然而如何在分子层面精准调控结构中微观能量基的种类、数量及其区域分布位置等重要参数,成为设计合成高能量密度、钝感、低玻璃化转变温度、高热稳定性、高氧平衡含能增塑剂的关键。为此综述了自20世纪七十年代末报道的含硝基(─C─NO2)、硝酸酯基(─O─NO2)、硝胺基(─N─NO2)、氟胺基(─NF2)以及呋咱基(1,2,5-噁二唑基)5种叠氮增塑剂在分子设计、合成、性能表征及推进剂应用研究方面的进展,梳理了研究中存在的问题及不足,给出了合成综合性能优良的多种能量基叠氮增塑剂的几点建议,并指出含─C─NO2和─N─NO2叠氮增塑剂是兼顾分子性能和合成难度的潜在研究方向,以期为从事该领域工作的科研人员提供些许借鉴和参考。

    • PET基高能固体推进剂3D打印配方设计与制备

      2023, 31(9):880-886. DOI: 10.11943/CJEM2023003

      摘要 (337) HTML (84) PDF 1.12 M (2179) 评论 (0) 收藏

      摘要:以四氢呋喃共聚醚(PET)基高能固体推进剂为研究对象,设计了以定型助剂改性的PET/硝酸酯(NG/BTTN)为黏合剂体系,高氯酸铵(AP)为固体填料,多官能团脂肪族异氰酸酯(N-100)为固化剂的3D打印推进剂配方。对定型助剂MS在25 ℃条件下的定型效果、与各组分的相容性以及25,35,45,55 ℃温度下的流变特性开展了研究,通过仿真模拟确定了温度、喷头直径、压力等3D打印工艺参数的合理范围。结果表明MS与推进剂中与PET/NG/BTTN、AP的相容性较好,并在一定程度上提升了推进剂的安全性能,药浆具有温敏特性,可在25 ℃达到良好的定型效果,在温度50 ℃、喷头直径1.2 mm、压力11 kPa的打印参数下,实际打印速率为8 mm·s-1,首次实现了PET基高能固体推进剂3D打印成型。

    • 电控固体推进剂的点火、燃烧及熄灭特性研究进展

      2023, 31(9):931-948. DOI: 10.11943/CJEM2023018

      摘要 (313) HTML (179) PDF 8.72 M (3161) 评论 (0) 收藏

      摘要: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。

    • 新型HAN基液体推进剂EMP-01液滴电点火特性

      2023, 31(9):895-902. DOI: 10.11943/CJEM2023103

      摘要 (212) HTML (132) PDF 1.54 M (2154) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究新型硝酸羟胺(HAN)基液体推进剂EMP-01液滴点火特性,搭建了通过将液滴静置在半球形凹槽内并插入电极的液滴电点火实验平台,在液滴直径6.5 mm、电极间距0.5 mm、电压加载速率为86.31 V∙s-1的工况下,研究了EMP-01液滴的电点火燃烧特性,确定了着火延迟时间;同时,不改变液滴直径以及电极间距,研究了电压加载速率为34.20~246.37 V∙s-1时液滴着火延迟时间与燃烧过程的变化规律。结果表明,电点火燃烧中,EMP-01液滴分依次经历为加热、热分解、燃烧3个阶段,并且在热分解阶段会产生周期性的膨胀收缩。电压加载速率为34.20 V∙s-1时,EMP-01液滴无法成功点火;电压加载速率为49.49~246.37 V∙s-1时,随着电压加载速率增加,EMP-01液滴着火延迟时间不断减小,且减小速率逐渐变缓。

    • 有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料的流变性能

      2022, 30(12):1205-1212. DOI: 10.11943/CJEM2021341

      摘要 (238) HTML (114) PDF 1.75 M (3398) 评论 (0) 收藏

      摘要:在液体燃料中添加高能固体硼粉是提高燃料能量密度的一种有效途径,但未经修饰的硼粉会急剧加大液体燃料体系的表观黏度,因而提高硼粉添加量的同时防止表观黏度的急剧增大,是当前固液复合燃料亟需解决的问题。为此,研究采用4种有机硅烷(丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷)对硼粉进行表面修饰,并通过扫描电镜(SEM)、接触角测定、X射线衍射(XRD)、动态激光散射(DLS)粒径分析、热重(TG)等对其进行了表征,研究了有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料的流变性能,考察了温度对有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料流变性能的影响。结果表明:有机硅烷修饰可去除硼粉表面的硼酸,硼粉表面特性从亲水性转变为疏水性;修饰硼中有机硅烷的含量低于1.5%,对硼粉热值影响不大;有机硅烷修饰硼添加到JP-10燃料中,当硼含量高达50%时,在25 ℃、剪切速率为100 s-1的条件下,表观黏度低于0.3 Pa·s,具有良好的流动性。在其它条件相同的情况下,复合燃料表观黏度大小与有机硅烷侧链烷基长短有关:丙基>辛基≈十二烷基≈十六烷基。有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料具有剪切变稀的特性,表观黏度与剪切速率之间的定量关系符合幂律型方程。温度对有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料的表观黏度有显著影响,两者的定量关系符合阿伦尼乌斯方程,且剪切活化能随有机硅烷侧链烷基长度的增加而增大。

    • 不饱和聚酯包覆层流动及浇注的仿真模拟

      2022, 30(11):1106-1127. DOI: 10.11943/CJEM2022045

      摘要 (290) HTML (196) PDF 6.01 M (8020) 评论 (0) 收藏

      摘要:固体火箭发动机技术的发展对现有的包覆层生产技术提出了新的挑战,采用热固性树脂作为基体,结合连续自动化包覆技术,可快速得到成型完整、性能优异的包覆层,是近年来较为热门的包覆层生产方法。本研究分析了不饱和聚酯(UPR)包覆层的流动性和浇注条件,通过在Fontana-Kiuna模型基础上引入指数函数,得到匹配的化学流变模型,建立了UPR固化时粘度与时间、温度的函数关系,得到了适合包覆层浇注操作的温度;以Bird-Carreau幂律方程建立UPR流体的本构方程,使用Polyflow软件在前述温度下对恒速模式和恒压模式下UPR包覆层的浇注过程进行模拟,分析了浇注速率、浇注压力对充填完整性的影响,预测了包覆层的填充体积分数分布、流动速率分布和熔接线位置。结果表明,为了保证UPR包覆层浇注完整,浇注温度应该在35 ℃以下,浇注压力应大于1 MPa,入口流速应大于150 mm3·s-1且小于175 mm3·s-1

    • 高能碳氢燃料绿色合成技术研究进展

      2022, 30(11):1177-1176. DOI: 10.11943/CJEM2022071

      摘要 (427) HTML (245) PDF 1017.04 K (5871) 评论 (0) 收藏

      摘要:高能量密度碳氢燃料是重要的航天航空动力源,其主要发展方向是高能化和绿色化,尤其是在低碳和可持续发展的要求下,发展高能碳氢燃料的绿色合成工艺已成为必然。本文总结了高能碳氢燃料合成技术绿色化的研究进展,包括:通过改进合成路线或者使用固体酸、离子液体等绿色催化剂,对经典高能燃料JP-10(挂式四氢双环戊二烯)、金刚烷传统合成工艺进行绿色化改进;从合成原料绿色化的角度,以萜烯和木质纤维素及其衍生物为原料合成生物基高能绿色燃料,研发生物基RJ-4(桥式和挂式四氢二甲基双环戊二烯混合物)和JP-10等替代燃料;从合成工艺绿色化的角度,采用光催化技术实现张力结构燃料和多环结构燃料的绿色合成。最后对国内外该领域阶段性的成果进行了总结,并展望了高能碳氢燃料绿色合成工艺的发展方向和面临挑战。

    • 炭载体制备条件对Pd(OH)2/C催化剂氢解脱苄性能的影响

      2022, 30(11):1148-1156. DOI: 10.11943/CJEM2022044

      摘要 (183) HTML (103) PDF 2.03 M (2486) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)合成过程中氢解脱苄催化剂的活性、降低贵金属Pd用量,本研究以葡萄糖酸钠为原料采用球磨/碳化方法制备了炭载体,实验主要探索了葡萄糖酸钠的碳化温度、升温速率及助剂等因素对炭载体结构及相应氢氧化钯碳(Pd(OH)2/C)催化剂在六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)和四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADB)氢解脱苄反应中催化活性的影响。采用氮气等温吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、元素分析及程序升温脱附(TPD)对炭载体的孔结构、颗粒形貌、晶相结构、化学组成及表面化学性质进行了表征。结果表明:以葡萄糖酸钠为原料制备炭载体的较佳碳化温度为700 ℃,升温速率为10 ℃·min-1,引入助剂NaHCO3可调变葡萄糖酸钠碳化过程中的膨化程度。在此优化条件下制备的炭载体具有丰富多级孔结构和适量的表面含氧官能团,相应Pd(OH)2/C催化剂在HBIW和TADB氢解脱苄反应中显示出优异催化活性。

    • 吸收系数对激光烧蚀二硝酰胺铵推进性能影响

      2022, 30(11):1128-1134. DOI: 10.11943/CJEM2022015

      摘要 (138) HTML (90) PDF 1.62 M (3446) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究吸收系数对激光烧蚀二硝酰胺铵(ADN)-丙酮基液体推进剂的推进性能的影响,将ADN液体工质在0~80%区间内,按照10%为等比例间距,与吸收剂充分混合构成不同比例的ADN-丙酮基液体推进剂。利用近红外光谱仪测量装置对不同比例的ADN-丙酮基液体推进剂的吸收系数进行测量与计算;在激光能量60 mJ,液膜厚度300 μm的工况下,利用高精度扭摆对激光烧蚀不同比例的ADN-丙酮基液体推进剂所产生的冲量进行测量。实验结果表明:随着ADN含量的增加,吸收系数呈现下降趋势。当ADN含量达到30%时,冲量取得峰值并随后不断下降,当ADN含量达到80%时,冲量又产生一个大幅度上升。分析认为,ADN含量为30%~70%时冲量不断下降主要原因是由于吸收系数的下降导致推进剂所沉积的激光能量变少引起的,而ADN含量为80%处的冲量大幅度上升则是由于吸收系数趋于0的推进剂与基底构成“水炮靶”,激光烧蚀基底容器,推进剂起到约束作用而造成的。

    • 硼氢类自燃离子液体的研究进展

      2022, 30(11):1165-1176. DOI: 10.11943/CJEM2021310

      摘要 (213) HTML (161) PDF 712.05 K (4925) 评论 (0) 收藏

      摘要:硼氢类自燃离子液体具有粘度低、点火延迟时间短、成本低等优势,是最具潜力的传统推进剂燃料代替品之一。系统综述了基于硼氢阴离子构筑的自燃离子液体的相关研究,汇总了硼氢类自燃离子液体的分子设计、合成方法与物化性质,总结了2011年以来有关硼氢类自燃离子液体燃烧机理和自燃性能的研究,展望了硼氢类自燃离子液体的发展趋势与应用范围。

    • B-GAP基推进剂药浆流变特性和固化动力学研究

      2022, 30(11):1083-1089. DOI: 10.11943/CJEM2021324

      摘要 (313) HTML (184) PDF 845.04 K (5884) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究支化聚叠氮缩水甘油醚(B-GAP)基推进剂的流变特性和固化反应过程,采用流变学研究方法对药浆进行了测试,研究了在50,55,60 ℃和65 ℃下药浆粘度随剪切速率及其模量随时间的变化规律。研究结果表明:B-GAP基推进剂药浆具有剪切变稀特性,属于假塑性非牛顿流体;推进剂药浆固化反应速率随着固化反应的进行而增加,在固化度为0.3时达到最大值,之后反应速率开始减小直至为零;温度对于推进剂固化反应动力学有较大影响,在一定温度范围内,固化反应速率峰值随着温度的升高而增加,储能模量最大值随着温度的升高而减小;基于幂律方程和Arrhenius方程计算得到了B-GAP药浆的本构方程和固化反应动力学方程。

    • 基于DIC技术的固体火箭发动机装药粘接界面参数反演研究

      2022, 30(11):1090-1098. DOI: 10.11943/CJEM2022174

      摘要 (182) HTML (122) PDF 1.85 M (2239) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统实验法无法精准获取粘接界面内聚力模型参数问题,采用数字图像相关技术结合Hooke-Jeeves优化算法的反演识别方法,基于固体火箭发动机矩形粘接试件拉伸实验结果,对粘接界面所采用的双线性内聚力模型的相关参数开展反演研究。反演结果表明:拉伸速率为5 mm·min-1时,最大粘接强度、模量、失效断裂能分别为0.55 MPa、0.57 MPa、2.26 kJ·m-2。仿真与实测应力-应变曲线的相对误差由初始44.7%修正为4.3%,拉伸应变为0.05、0.08时,仿真与实测的感兴趣区域最大位移误差分别为0.64 mm、1.76 mm,平均位移误差分别为0.38 mm、0.45 mm,以上误差结果均表明该反演识别方法的精度较高,建立的内聚力模型可以用于表征粘接界面的真实本构关系。

    • 制式包装设计压力对无水肼液体推进剂危险等级分类影响试验

      2022, 30(11):1099-1105. DOI: 10.11943/CJEM2021327

      摘要 (165) HTML (200) PDF 4.01 M (4484) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了完善无水肼的危险等级分类,依据联合国橘黄书爆炸品危险性分级程序,对制式包装无水肼(包括2种尺寸:18 kg和120 kg)分别开展EIDS隔板试验和外部火烧试验。分别采用高速摄像、红外热成像和压力数采测试系统表征样品在火灾刺激下的燃爆过程、火球表面最高温度以及冲击波效应。结果表明:外部火灾条件下,无水肼-18 kg样品的TNT当量为0.724,是无水肼-120 kg样品的1930.67倍。无水肼在特定条件下具有明显的爆炸特性,不同制式包装设计压力下的无水肼分别显示出了1.1 C和1.3 C的危险等级。无水肼的危险等级分类与其包装设计压力联系密切,应在实际使用允许范围内,降低无水肼等液体推进剂的包装强度,以有效降低其危险性。

    • 复合固体推进剂与电阻式温度传感器一体化增材制造技术

      2022, 30(9):927-936. DOI: 10.11943/CJEM2021248

      摘要 (248) HTML (155) PDF 1.37 M (4393) 评论 (0) 收藏

      摘要:与传统浇注方法相比,利用增材制造(又称“3D打印”)技术制造的复合固体推进剂具有药柱构形不受模具限制,配方、性能连续可调等一系列技术优势。为提升打印效果,对基于光固化成型的复合固体推进剂打印配方及技术参数进行了研究,并对打印的推进剂样品进行了性能测试。此外,通过将电阻式温度传感器集成到打印推进剂样品中,实现了复合固体推进剂与电阻式温度传感器的一体化增材制造,并对不同温度下温度传感器的电阻值进行了检测。结果表明,在固含量为83%的固体推进剂浆料中添加不低于3%的紫外光(UV)固化树脂即可实现较好的预固化效果。对于固含量77%和80%的浆料,可以用直径为0.26 mm的针头挤出,而当固含量达到81%及以上时,需选择直径为0.5 mm的针头。当固含量为81%时,得到的推进剂样品维形性较好,外观无明显缺陷,但电子计算机断层扫描(CT)结果显示样品内部存在片状孔隙。20 ℃时,样品拉伸强度和断裂伸长率分别为0.94 MPa和15.63%;60 ℃时则分别为0.70 MPa和14.63%。与传统浇注推进剂相比,拉伸强度无明显变化,但断裂伸长率降低。电阻式温度传感器材料与推进剂间的结合强度为0.21 MPa,结合效果良好,且在测试温度范围(20~60 ℃)内传感器电阻随温度呈线性变化,展现出良好的温度监测能力。

    • 一种改性HTPB固体推进剂的流变特性及其3D打印成型

      2022, 30(8):826-832. DOI: 10.11943/CJEM2022043

      摘要 (320) HTML (209) PDF 1.58 M (8580) 评论 (0) 收藏

      摘要:快速发展的增材制造技术为固体推进剂传统浇注成型的柔性化、适应性差等问的解决题提供了有效途径。传统热固性固体推进剂的流平性好,无法逐层沉积成型。因而,为实现热固性固体推进剂的3D打印成型,本研究对其液相组分进行了改性,通过添加少量定型助剂共混改性端羟基聚丁二烯(HTPB),制备得到改性HTPB固体推进剂,并对其的流变特性进行了研究。结果表明,共混改性使黏合剂黏度、表观黏流活化能升高;改性HTPB固体推进剂流变特性符合Herschel-Bulkley方程,且流动性随温度升高而提高;同时,改性HTPB固体推进剂在室温下具有较高储能模量(>104 Pa)以及较小的损耗角正切(ω<10 rad·s-1G″/G′<0.5),整体不呈现流动性,且少量定型助剂对推进剂的热分解行为没有产生显著影响,实现了改性HTPB固体推进剂的3D打印成型。

    • 复合固体推进剂高温加速试验理论与方法(1)——Arrhenius方程的适用性

      2022, 30(8):853-860. DOI: 10.11943/CJEM2022115

      摘要 (420) HTML (176) PDF 828.49 K (7651) 评论 (0) 收藏

      摘要:国内外普遍采用高温加速试验方法,以Arrhenius方程作为动力学模型评估聚合物材料包括复合固体推进剂的老化性能和贮存寿命。近年来,Arrhenius方程在复合固体推进剂老化和寿命评估的适用性受到一些质疑。为探讨Arrhenius方程的适用性问题,本文综述了Arrhenius方程在国内外固体推进剂贮存老化评估中的应用情况,从理论源头梳理了Arrhenius方程的形成过程和相关参数物理意义,指出了目前在Arrhenius方程理论认识和应用上的误区。理论分析表明,在Arrhenius方程形式下,频率因子和活化能两个参数之一是温度的函数;对于固体推进剂,现行标准允许的加速试验温度范围内活化能可视为定值。应用Arrhenius方程应符合下述条件:1)研究所涉及的温度范围内老化机理可视为一致;2)各加速试验温度下,老化程度相当;3)参数k应符合速率常数的物理意义。性能随时间变化的数学模型中参数k不符合速率常数定义,使用应慎重,推荐使用性能对数模型替代。

    • 固体火箭发动机粘接界面蠕变损伤研究进展

      2022, 30(8):861-871. DOI: 10.11943/CJEM2022125

      摘要 (309) HTML (273) PDF 1.27 M (6493) 评论 (0) 收藏

      摘要:固体火箭发动机粘接界面在长期立式贮存下因蠕变效应产生损伤。本文从蠕变条件下界面损伤影响因素、界面损伤测试试验和界面损伤数值模拟3个方面综述了相关研究进展,指出了蠕变条件下粘接界面累积损伤不容忽视,总结了试验和数值模拟研究中的不足,并进行了展望。分析认为,试验研究的难点是设计合理的试验和选取有效表征损伤时效性的变量,数值模拟研究的重点是构建含损伤的蠕变型界面内聚力本构模型,以期为开展贮存条件下粘接界面的性能评估研究提供一定参考。

    • 固体推进剂有机含能燃速催化剂的研究进展

      2022, 30(8):833-852. DOI: 10.11943/CJEM2022033

      摘要 (723) HTML (297) PDF 1.83 M (8978) 评论 (0) 收藏

      摘要:含能燃速催化剂是近年来固体推进剂领域的热点研究方向。本文从单金属有机框架型、双金属基多功能型、分子负载型和其他新型催化剂等4个方面分类综述了含能燃速催化剂在固体推进剂领域的应用研究进展及发展趋势,指出单金属有机框架型燃速催化剂催化效果较为单一,与其他金属盐复配使用的催化效果更好;双金属基多功能型燃速催化剂催化性能优良,具有潜在的应用前景;分子负载型燃速催化剂尚处于初步探索阶段,其制备和应用成为燃速催化剂的发展方向之一;其他新型含能燃速催化剂还需加强应用研究。提出绿色环保化、高能低感化、纳米化和多功能复合化等是今后研究的重点方向:含重金属的燃速催化剂会对环境造成不利影响,发展绿色环保的燃速催化剂已成为必然趋势;赋予燃速催化剂一定的能量特性可减少对推进剂的能量损失,高能低感化已成为燃速催化剂发展的重要方向;含能燃速催化剂纳米化一直是有效提升催化剂催化活性的有效途径;具备多重功效的燃速催化剂是未来的发展趋势。

    • 铝基微单元复合燃料在NEPE固体推进剂中的应用

      2022, 30(8):819-825. DOI: 10.11943/CJEM2022147

      摘要 (289) HTML (203) PDF 2.71 M (5189) 评论 (0) 收藏

      摘要: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,以自制的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d50由94.12 μm降至24.21 μm,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。

    • NEPE推进剂在氮气及空气中的点火燃烧特性

      2022, 30(8):811-818. DOI: 10.11943/CJEM2021326

      摘要 (307) HTML (301) PDF 1.07 M (6539) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究NEPE推进剂的点火燃烧特性,搭建了CO2激光点火试验平台,使用高速摄影仪拍摄在不同气体环境下NEPE推进剂的燃烧过程,通过信号采集系统测量NEPE推进剂的点火延迟时间,对NEPE推进剂在0.1~3.0 MPa氮气及空气中的点火燃烧特性进行了研究。结果表明,环境压强和环境气体会影响NEPE推进剂的点火燃烧过程,环境压强越大,NEPE推进剂燃烧越激烈,且NEPE推进剂在空气中燃烧时比氮气中更加剧烈。NEPE推进剂的点火延迟时间随着环境压强的增大而减小,当环境压强从0.1 MPa增大到3.0 MPa时,氮气中的点火延迟时间由0.51 s减小到0.29 s,而空气中的点火延迟时间由0.32 s减小到0.18 s,但是当环境压强大于0.5 MPa时,环境压强对点火延迟时间的影响显著降低。同时环境压强会影响NEPE推进剂的燃烧速率,当环境压强从0.1 MPa增加到3.0 MPa时,氮气中的燃速从1.71 mm·s-1提高到4.54 mm·s-1,空气中的燃速从2.51 mm·s-1提高到11.4 mm·s-1,NEPE推进剂在空气中的燃烧速率增长幅度更大。最后通过燃速经验公式进行拟合,表明Vielle燃速公式更适用于表征NEPE推进剂在0.1~3.0 MPa下的燃速特性。

    • 基于新型氟碳黏合剂的固体推进剂燃烧性能

      2022, 30(8):804-810. DOI: 10.11943/CJEM2022113

      摘要 (424) HTML (310) PDF 1.33 M (7559) 评论 (0) 收藏

      摘要:推进剂在燃烧过程中产生的凝聚相团聚是造成能量损失及喷管烧蚀的主要原因之一,推进剂中引入氟被认为是解决团聚的有效途径。为此,研究将氟醇化合物(PFD)引入到端羟基聚醚(HTPE)推进剂,使其通过固化反应接入黏合剂交联网络中,形成基于新型氟碳黏合剂的固体推进剂。采用热重(TG)、激光点火表征加入PFD前后推进剂热分解以及相同点火时间下推进剂燃烧强度的变化,并通过扫描电镜(SEM)、EDS能谱表征推进剂燃面火焰形貌以及燃烧凝聚相产物粒径分布。结果表明,加入PFD后推进剂的失重仍然包含3个主要阶段,但PFD会导致推进剂中RDX分解延后15~20 ℃,且在250 ℃前含氟链段完全分解失重;对比空白推进剂样品,含有PFD的推进剂在相同点火时间下具有更高的燃烧亮度;随着PFD的增加,推进剂样品燃烧火焰的密集程度显著增加,且火焰喷射更为剧烈,推进剂的凝聚相产物平均粒径由添加1%PFD时的5.13 μm逐渐减小至添加5%PFD时的1.04 μm。

    • 金属有机配合物Mg(Salen)和Pb(Salen)对 HMX的催化分解作用和机理

      2022, 30(7):710-718. DOI: 10.11943/CJEM2022060

      摘要 (205) HTML (184) PDF 1.45 M (5303) 评论 (0) 收藏

      摘要:开发新型燃烧催化剂对提高推进剂燃烧性能至关重要。成功合成了2种席夫碱金属有机配合物Mg(Salen)和Pb(Salen),并采用X射线粉末衍射、红外光谱以及扫描电镜对其形貌与结构进行了表征。通过探索其热分解行为以及分解反应动力学函数模型考察了其对HMX热分解行为的影响与分解机理。结果表明,Mg(Salen)和Pb(Salen)的加入显著促进了HMX的热分解行为,但未改变其分解机理。相比于HMX,HMX/Mg(Salen)和HMX/Pb(Salen) 的分解峰温分别降低了3.0 ℃和34.0 ℃,表观活化能分别降低了7.7 kJ·mol-1和34.4 kJ·mol-1。通过建立分解反应动力学函数模型,初步揭示了Mg(Salen)和Pb(Salen)对HMX的催化分解机理。

    • HMX含量对丁羟四组元推进剂团聚及凝聚相燃烧产物的影响

      2022, 30(6):571-578. DOI: 10.11943/CJEM2021183

      摘要 (520) HTML (215) PDF 1.81 M (6423) 评论 (0) 收藏

      摘要:奥克托今(HMX)作为含能材料在能够提高推进剂能量性能的同时可改变推进剂的燃烧过程,广泛用于固体推进剂中。为了研究HMX含量对推进剂点火、燃烧、团聚和凝聚相燃烧产物特性的影响,采用推进剂燃面拍摄、激光点火以及凝聚相燃烧产物收集方法对HMX含量在0%~10%范围内的典型四组元推进剂进行试验研究。结果表明:随着HMX含量由0%增加到10%,推进剂的点火延迟时间由191 ms增加到286 ms,推进剂的燃速和压强指数均减小,凝聚相燃烧产物的体积平均粒径D43由48.1 μm增加到138.3 μm。含10%HMX的推进剂燃面上铝的团聚程度最大,而含8%HMX的推进剂凝聚相燃烧产物中活性铝的含量最高。

    • 水中偏二甲肼及其转化产物检测方法研究进展

      2022, 30(6):611-621. DOI: 10.11943/CJEM2021154

      摘要 (254) HTML (184) PDF 1.40 M (5748) 评论 (0) 收藏

      摘要:水中偏二甲肼(UDMH)及其转化产物的快速检测对于其污染控制具有重要意义。本文梳理了色谱法(包括气相色谱、高效液相色谱和离子色谱)和非色谱法(包括电化学法、分光光度法、化学发光法)对水中UDMH的检测研究进展,并简要介绍了色谱法在水中UDMH转化产物检测方面的应用研究,指出了不同检测方法在检测浓度范围、样品前处理、抗干扰能力等方面的优缺点,认为色谱前处理装置的高效自动化设计、多种分离和检测技术联用是解决水中UDMH和其转化产物检测难题的未来发展方向。

《含能材料》编辑部

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