几种高能固体推进剂的研究进展
高能固体推进剂技术未来发展展望

图2 Fig. 2
固体推进剂输入激光能产生的激光化学推进技术
Laser chemical propulsion technology caused by the laser energy input on the solid propellant
3
国外高能固体推进剂技术的最新进展
国外固体推进剂技术的发展方向为高能、 钝感、 低
表1 Tab. 1 性能 密度( / g / cm3 ) 生成热( / kJ / mOI) 熔点 / 分解温度 / K HMX l. 9l 84 548 HMX 和新型氧化剂的密度和生成热
( 三氨基硝酸胍) 、 四硝基双吡唑 ( 制得的推进剂理论 比冲可达 2 67lN・S / kg) 、 二硝基双三唑 ( 制得的推进 剂理论比冲可达 2 774N ・ S / kg ) 和硝基双氮-氧化-三 ( 制得的推进剂理论比冲可达 2 833N ・ S / kg ) 唑-四唑 等。 新型高能量物质探索研究还包括化学键激发态 ( H4 、 FN3 、 Li3 H) 、 高能基态 ( !-N2 O2 、 O6 、 CIF5 O ) 、 亚稳 态 ( L in 、 H3+ H - 、 Rg n X - ) 、 超价态 ( FKPOKPF、 NH4- 、 NF4- 、 CH5- ) 、 张力 ( MgC2 、 B2 Be2 、 N2 CO ) 等物质的理论 探索。其中, 可用于固体推进剂的有 FN3 、 Li3 H、 CIF5 O、 MgC2 、 B2 Be2 、 N2 CO、 NF4- 等。理论计算表明, 这些 组分的引入可以大幅度提高固体推进剂的能量特性, 如用 FN3 取代 AP, 可使推进剂能量提高 5 ~ l0S; CIF5 O 可使推进剂能量提高 20S 以上。 HMX 与新型氧化剂 的性能 ( 主要是密度和生成热) 对比见表 l 。
电控固体推进剂技术发展现状及趋势

电控固体推进剂技术发展现状及趋势本文由国防科技要闻(ID:CDSTIC)授权转载,作者:郭洋常规推进剂主要包含液体推进剂和固体推进剂两大类,其作为一种含能材料广泛应用于航空航天领域,可为导弹、太空飞行器等装置提供动力。
液体推进剂发动机可以实现多次启动及推力调节,但需配备大量的管路、阀门及相关装置,结构复杂,制造成本高,且只能在发射前临时加注推进剂,不方便储存和转运,发射准备时间较长。
与液体推进剂发动机相比,固体推进剂发动机结构简单,能量密度高,存储周期长,运输方便,发射准备时间短,更适合需要快速响应的导弹武器动力装置。
然而,固体推进剂发动机的最大缺陷在于:一方面,固体推进剂熄火后,再次点火困难,无法实现多次启动;另一方面,固体推进剂的燃烧过程不受控(无法像液体推进剂发动机一样利用阀门等装置控制液体推进剂流量等参数,进而控制推进剂燃烧),难以实现推力调节。
上述两方面的原因极大地限制了固体推进剂发动机的推广应用。
为了充分结合固体推进剂发动机和液体推进剂发动机两者的优点,研究人员尝试从两个方面对固体推进剂发动机进行改进:一是优化固体推进剂发动机设计,例如设置发动机喷喉可调节装置,通过增大或减小喷喉截面积调节发动机推力;二是采取改变固体推进剂药柱形状等措施,例如圆筒形、星形等特殊形状,试图控制固体推进剂的燃烧过程。
但上述两种方式都属于被动适应固体推进剂的燃烧特性,效果有限,依然无法实现多次启动和灵活的推力调节。
为了从根本上突破固体推进剂发动机在应用上的瓶颈,研究人员提出了电控固体推进剂(ESP)概念,这种新型固体推进剂药柱中设置有电极,通电后药柱即被点燃,断电后药柱即熄火,还可通过调节电压来控制固体推进剂的燃速,实现了对固体推进剂燃烧过程的主动控制,从而使固体推进剂发动机具备多次启动和推力可调功能,同时保留了固体推进剂发动机的固有优势。
▲同轴型微型电控固体推进剂发动机结构示意图电控固体推进剂技术是固体推进剂领域的重大技术革新,由于其独特的电压控制燃烧状态的特性,颠覆了传统的固体推进剂发动机的工作模式,其研究进展及相关动态值得高度关注。
推进剂发展资料

1.86
-71.96
新型氧化剂的研究及应用
几种氧化剂单元推进剂的能量特性
名称 比冲/(N·s ·kg-1) 特征速度/ (m·s-1)
AP 1550.82
990.3
CL-20 RDX 2666.44 2602.8 1639.2 1645.6
HMX 2599.7 1629.9
燃烧温度/K
1434
由于它充分发挥了双基推进剂中液体硝酸酯 能量高、复合推进剂中聚醚聚氨酯粘合剂力学性能 好的特点,在能量性能和力学性能方面超过了原有 的各种推进剂,是目前国际上已实用的最先进的一 类推进剂。
NEPE推进剂的配方组成
➢ 氧化剂:AP; ➢ 含能添加剂:HMX,RDX (廉价); ➢ 金属添加剂:Al; ➢ 粘合剂:PEG(聚乙二醇)、PET(环氧乙烷四氢呋喃
二硝酰胺铵(ADN)
分子结构式:NH4+·[N(NO2)2]特点:能量高、不含卤素、化学热稳定性好、低特征信号、 高燃速。
➢在HTPB推进剂中,使用40%的ADN可提高比冲100N·s/kg。 ➢用于低特征信号推进剂,可将比冲提高7%,GAP/ADN/RDX 组成的无烟(或少烟)推进剂优化的最高理论比冲为2630 N·s/kg,其中具体配方为GAP13%,ADN64%,RDX23%。 ➢ 用于含铝推进剂,比冲可提高10%。
3591 3284 3291
产物平均分子量
H2O CO CO2 HCl H2 N2 O2 Cl2
28.92
29.15
主要燃烧产物的摩尔分数
0.461
0.173
0.174
0.226
0.062
0.123 0.262 0.092
0.372
复合固体火箭推进剂的性能研究

复合固体火箭推进剂的性能研究随着人类对自然的认识不断深化,对太空探索的兴趣也与日俱增。
航天技术的进步,离不开火箭推进剂的发展,尤其是新型推进剂的研究与开发。
在众多的推进剂中,复合固体火箭推进剂因其优异的性能,成为了当前研究的重点。
一、复合固体火箭推进剂的概念复合固体火箭推进剂,简称复合推进剂,是一种由精细的化学混合物经过加工后形成的固体推进剂。
其特点是结构复杂,且固体与液体相结合形成。
复合推进剂由氧化剂、燃料和结合剂组成。
其中氧化剂是推进剂中的氧化物,而燃料是推进剂中的还原剂。
结合剂则主要用于改善复合推进剂的性能和实现互相服用。
二、复合固体火箭推进剂的特点1、高能量密度复合推进剂具有高能量密度。
其燃烧过程所释放的能量几乎全部用于推进火箭,这使得复合推进剂能够提高火箭的推进效率,使火箭的轨道高度更高。
2、稳定性强复合推进剂在储存过程中具有较好的稳定性,其燃烧产物也更为稳定,不易被破坏。
因此,复合推进剂常被用于较长时间的探测任务之中,而且其安全性较高。
3、燃烧速度快复合推进剂具有较快的燃烧速度,能够在较短时间内产生大量的燃气,并产生较大的推力。
这对于火箭在起飞之初的推进非常有利。
三、复合推进剂的研究一直是火箭推进技术的热点之一。
近年来,我国在复合推进剂方面已经取得了长足的进展,成为国际上的一流火箭推进剂制造国。
1、燃料粒度燃料粒度是影响复合推进剂性质和性能的重要因素之一。
借助X射线衍射仪等先进的检测技术,可以帮助我们分析和调整复合推进剂中的燃料粒度,使其更加精细,从而提高推进剂的性能。
2、燃料配比燃料配比是具有重要影响的因素之一。
如果燃料配比不当,会导致推进剂燃烧速度太慢或太快,影响推进剂的燃烧效率。
因此,我们需要根据具体的攻坚任务,调整燃料的比例,以保证能够最大限度地发挥火箭的推进力。
3、结合剂选择结合剂的选择对于复合固体火箭推进剂的性能也有着重要的影响。
目前,市场上常见的结合剂有EP、HVEPS等。
几种典型固体推进剂的燃烧转爆轰实验研究

( n M o e n Ch mit y Re e r h I s iu e,Xi n 7 0 6 ,Ch n ) xi d r e s r s a c n tt t a 10 5 a ia
火 炸 药 学 报
86
Chn s o r a fEx lsv s& P o eln s i eeJ u n l p o ie o rpl t a
第3 3卷 第 4期 20 10年 8月
几种 典 型 固体 推进 剂 的燃烧 转爆 轰 实验研 究
秦 能 ,廖 林泉 ,金 朋 刚 ,胥 会 祥 ,李 军 强 , 范红 杰
定 条 件 下 可 以发 生 燃 烧 转爆 轰 。
关键 词 : 理 化 学  ̄ MD 物 C B推 进 剂 ; TP H B推 进 剂 ; E E推 进剂 ; 烧转 爆 轰 ; 险性 分 级 N P 燃 危
中图 分 类 号 : 5 ;V5 2 TJ 5 1 文 献标 志码 : A 文章 编 号 : 0 77 1 (0 O 0 — 0 6 0 i0 —82 2 1 )40 8—4
( 安 近 代 化学 研 究 所 ,陕 西 西 安 7 0 6 ) 西 1 0 5
摘
要: 为探 索 影 响 固 体推 进 剂 发 生 燃烧 转 爆 轰 的 因 素 , 4 典 型 固体 推 进剂 样 品进 行 了实 验研 究 。通 过 选 用 不 对 种
同壁 厚 的样 品 管及 改变 样 品 的装 填 形 式 , 现 了燃 烧转 爆 轰 。 用 电 离 探 针对 试 样 稳 定 爆轰 时 的爆 速 进 行 了测 试 。 实 利 结 果 表 明 , D N 高 敏 感 度 含 能材 料 的 颗 粒 状C 含R X、 G MD B推进 剂 及 药 柱 内 部 含 有大 量 气 孔 的NE E推 进 剂 发 生 燃 P 烧转 爆 轰 。推 进剂 的配 方 、 药 形 式 、 界 约束 条 件 是 影 响 推进 剂 发 生 燃 烧 转爆 轰 的 主要 因素 。 明 了推 进 剂 在 特 装 外 证
几种典型固体推进剂的燃烧转爆轰实验研究

几种典型固体推进剂的燃烧转爆轰实验研究秦能;廖林泉;金朋刚;胥会祥;李军强;范红杰【摘要】为探索影响固体推进剂发生燃烧转爆轰的因素,对4种典型固体推进剂样品进行了实验研究.通过选用不同壁厚的样品管及改变样品的装填形式,实现了燃烧转爆轰.利用电离探针对试样稳定爆轰时的爆速进行了测试.结果表明,含RDX、NG 高敏感度含能材料的颗粒状CMDB推进剂及药柱内部含有大量气孔的NEPE推进剂发生燃烧转爆轰.推进剂的配方、装药形式、外界约束条件是影响推进剂发生燃烧转爆轰的主要因素.证明了推进剂在特定条件下可以发生燃烧转爆轰.【期刊名称】《火炸药学报》【年(卷),期】2010(033)004【总页数】4页(P86-89)【关键词】物理化学;CMDB 推进剂;HTPB 推进剂;NEPE 推进剂;燃烧转爆轰;危险性分级【作者】秦能;廖林泉;金朋刚;胥会祥;李军强;范红杰【作者单位】西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065【正文语种】中文【中图分类】TJ55;V512引言高能固体推进剂中含有大量高能炸药,高能炸药本身具有较高的机械感度和冲击波感度,因此,如何保证高能固体推进剂在研究、制造、实验、运输、装卸、贮存、保管及处理过程中的安全性,是人们非常关注的问题[1-2]。
改性双基推进剂的危险性主要表现在其爆轰危险性[3]。
为了安全使用危险等级较高的改性双基推进剂,应制定详细的安全操作规程,同时开展有关推进剂危险评估技术的研究,从而确定推进剂危险的临界参数和危险效应。
联合国规定的爆炸品危险等级分级程序是目前国际上广泛采用的程序[4],对于火药(固体推进剂),雷管感度实验、燃烧转爆轰实验和标准隔板实验是联合国规程推荐的实验,在固体推进剂分级实验中必不可少。
固体推进剂中新型含能材料研究进展

分 子 链 中 引 入 硝 基 ( NO ) ~ 。 、硝 酸 酯 基
作者简介 : 王恒生( 94 , , 18 一) 男 山东菏泽 人 , 中国航天 科 工六 院 3 9厂助理 工程 师 , 事有 机合成 反应 和 固体 推 8 从 进剂的研 究。
第 1 期
王恒生 , 固体推进剂 中新型含能材料研究进展 等.
固体 推进 剂 的发 展经 历 了一个极 其漫 长 的过 程 。2 0世纪 4 、O年代 , 兴 的 聚合 物科 学 理论 05 新 的发展 和应用 , 以及 第二 次世界 大 战爆发 , 大地 极 推 动 了固体推 进 剂技 术 的发 展 , 生 了许 多 固体 产 推进 剂 品种 。2 0世 纪 6 、O年代 固体 推 进 剂 技 07
术走 向全 面 成 熟 l 。2 2 O世 纪 8 ] 0年 以后 , 生 了 产
一
求以及航天领域高能 、 洁净等要求, 都使得 固体推 进剂研究必须提高推进剂能量 密度 、 改善综合性
能及 降低 成本 的方 向发展 , 采用 含能 粘合 剂 、 含能 氧化 剂 、 含能增 塑剂 、 含能 固化 剂和 其它一 些 高能 组分 是提 高 能量 的主 要 技术 途 径 。近年 来 , 断 不 提 出新概 念 、 技术 , 新 合成 新 型含能 材料 成为 固体
是 武器 装 备 的 共 用技 术 、 撑 技 术 , 是 制 约技 支 也
ADN及其固体推进剂燃烧特性的研究进展

130火炸药学报Chinese Journal of Explosives&Propellants第卷第2期2 0 2 1年!月D O I:10. 14077/j. issn. 1007-7812.201906018ADN及其固体推进剂燃烧特性的研究进展李雅津,谢五喜,刘运飞,杨洪涛,黄海涛,张伟,李军强,樊学忠(西安近代化学研究所,陕西西安710065)摘要:系统介绍了二硝酰胺铵(ADN)燃烧的最新研究动态,综述了国内外近年来报道的A D N燃烧时发生的物理化学变化、A D5燃烧机理、催化剂/A D N混合物燃烧性能以及A D5基固体推进剂燃烧特性的最新研究进展。
首先指出了A D N的燃烧主要受凝聚相反应控制,AD N燃烧波结构包括固相层、泡沫层(包括固-气和液-气)和气相层;其次,总结了A D N基固体推进剂燃烧特性的研究现状,对现有研究中存在的局限性进行了分析;最后,指出继续开发适用于A D N基固体推进剂的新型燃烧催化剂是今后研究的重点方向之一。
另外,随着非异氰酸酯固化体系在ADN基固体推进剂中的应用,需进一步加深A DN基固体推进剂燃烧性能的研究,尤其是三唑环的引入对A D N热分解及推进剂中其他组分热分解的影响。
关键词:物理化学%二硝酰胺铵;A D N;燃烧特性;燃烧催化剂;固体推进剂中图分类号:T)55;V512 文献标志码:A 文章编号!007-7812(2021)02-0130-09Research Progress on Combustion Characteristics of ADN and ADN-Based Propellants LIY a-jin,XIEW u-xi, LlUYun-fei,YANGHong-tao,HUANGHai-tao,ZHANG W ei, LI Jun-qiang,FANXue-zhong(X i’anModern Chemistry Research Institute,Xi’an 710065,China )A b s tra c t:The latest development trends in combustion of ammonium dinitramide(ADN) were introduced systematically,andthe physicochemical process of ADN combustion,the combustion mechanism,combustion performance of catalyst/ADN mixtures ,and combustion characteristics of ADN-based propellants were summarized. The combustion of ADN is mainly controlledby the condensed phase reaction , and the combustion wave structure includes a solid phase layer , a gas and liquid-gas) and a gas phase layer. At the same time , the research of ADN-based solid propellant combustion ch istics was summarized,and the limitations of current research were analyzed. tt indicates that developing novel combustioncatalysts for ADN-based propellants is one of the future directions. With the application of non-isocyanate curin propellant,it is necessary to further deepen the study of its combustion properties , especially the effects of triazole ring on thethermal decomposition of other components in the propellant.K eyw ords:physical chemistry;ammonium dinitramide;ADN;combustion characteristics;combustion catalyst;solid propellant引言二硝酰胺铵(ADN)是近几年来研究较为广泛的 新 氧化剂之一[13],其 种 含能化合物(NH4+N(NO2)Z)。
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感 推 进 剂 的 主要 技术 途 径 有[ : 用低 感 度 的含 能 增 塑剂 3采 1 如 T T 三 乙 醇二 硝 酸酯 ( E D 和 B r ME N、 T G N) T N等 ; 用 新 采 型氧 化 剂代 替 高 感 度 的 A 如 纯 A P, N及各 种 相 稳定 的 A N
技 术 的发 展 , 产生 了许 多 固体 推 进剂 品种 。 二 十世 纪 六 、 七 十 年代 固体 推 进 剂技 术 走 向全 面成 熟 。随 着 聚 合物 化 学 的兴 起 和世 界 各 国战 略武 器 系统 发 展需 求 , 近二 、 十 三 年使 得 它 得 到 迅 速 的发 展 。未 来 的 战术 导 弹 不仅 要 求 固 体 推 进 剂具 有 高 的 能量 , 高 比冲 、 密 度 , 且 要 具 有 即 高 而 低 特征 信 号 、 感 和少 污 染等 特性 。 钝 1 几 种 常见 的高 能 固体 推进 剂 研 究概 况
燃 速 相 近 的 H P 推 进 剂 相 比 , E E 钝 感 推 进 剂 在 慢 速 TB NP
固体 推 进剂 的发 展 经 历 了一个 极 其 漫长 的过新 兴 的聚 合 物科 学 理 论 的发 展 和应 用, 以及第 二 次世 界 大 战 爆 发 , 大 地 推动 了 固体 推 进剂 极
1 1 T E 推 进 剂 . H P
烤燃 反 应方 面性 能要好 , 而且 具有 较 低 的撞击 和 冲击 波 感 度 。N P E E推进 剂在 较 宽温 度 范 围 内具有 极 好 的力 学性 能 及 与衬 层 间 良好 的适应 低温 储存 的粘接 能力 。
13 A . G P推 进 剂
为 发 展 钝 感 推 进 剂 的 重 要 粘 合 剂 之 一 。 目前 研 制 G P钝 A
端羟 基 聚 醚 预聚 物 ( T E) H P 推进 剂 是美 国首 先 研 制 以 改善 端 羟基 聚 丁 二烯 ( T B) H P 复合 推 进剂 钝感 特性 为 目的 的 战 术 导 弹 用 固 体 推 进 剂 ,其 力 学 性 能 和 弹道 性 能 与 HP T B非 常 相似 。在采 用 不 同装 药 结构 的各 种 缩 比和 全 尺 寸模 型发 动 机 的 钝 感 弹药 实 验 中 , T E推 进 剂 都 具 有 良 HP 好 的 钝感 特性 。 HP T E推进 剂 改 善 钝感 弹药 响 应 特性 的基 本 方 法t主 】 要 是使 用 了 与 HT E聚 合物 相 容 的含 能 增 塑剂 , 而 在 保 P 从 持 其 能量 水 平 的同 时显 著 降低 了 固含 量 ( 固含 量 为 7 % 7 HP T E推进 剂 与 固 含量 为 8 %H P 9 T B推 进 剂 的理 论 比冲 相 当 , 2 9 N.k ) 使 其 总能 量 在 黏合 剂 体 系 和填 料 相 间 约 57 s g , / 得 到 了合 理 分 配 。该 推 进 剂 表 现 出对 极 端 激励 ( 热 、 加 冲 击波 、 机械 撞 击 ) 不敏 感 的性 能 。 实验 证 明 H P T E推进 剂 具
摘 要 : 总结 了固体 推 进 剂技 术 发展 情 况 , 述 了国外 固体推 进 剂技 术 现 状 , 综 并提 出 了 固体推 进 剂技 术今
后 的 发展 趋 势 。 关 键 词 : 体 推 进 剂 比 冲 力 学 性 能 固
引 言
药 组分 引进 固体 推 进 剂 中 , 分利 用 大剂 量 含 能增 塑 的聚 充 醚 粘合 剂体 系优 异 的力学 性 能特 点 , 创造 出一条 打 破炸 药 与火 药 界 限 、综 合 双 基与 复合 推 进剂 优 点 的一条 新 思 路 。 随后 , 过增 加 新 型含 能增 塑 剂含 量 及改 善 粘结 剂性 能 不 通 断增 大 了 N P E E推进 剂 的能 量 性能及 力 学性 能 。与能量 和
维普资讯
7 4
现 制 术 装备 代 造技 与
2 8 期总 8期 0 第2 第1 0 3
几种 高能 固体 推进 剂 的研 究进 展
辛振 东 刘亚青 付 一政 谢 江波 梅林 玉 贾秀梅
( 北大 学 山西 省 高分 子 复合 材 料 工 程技 术 研 究 中心 , 中 太原 0 0 5 ) 30 1
( 质 量 分 数 3 的 金 属 相 稳 定 剂 N5, C O 或 Z O) 六 含 % i 、u 0 n 、
硝基 六 氮 杂 异 伍 兹 烷 ( L 2 和 二 硝 酰 胺 铵 ( D 及 其 C 一 0) A N) 他 可 能 的钝 感 技术 。 为使 G P基 推 进 剂 既 有 高 的能 量 又有 低 的 易 损 性 , A 印度 炸药 研 究 和 发 展 研 究 所 的 M. . hu hi 人研 究 了 K C o dr 等 用 G P作增 塑 剂 / 合 剂 , 推 进 剂 系统 的能 量 增 加 , A 黏 使 而
主链为聚醚结构的含能聚合物具有正的生成热密度大氮含量高机械感度低热稳定性好等优点且能与其它含能材料和硝酸酯增塑剂相容并可降低硝酸酯增塑剂的感度把gap加入到推进剂中可提高燃速比冲降低压力指数减少火箭推进剂燃烧时产生的烟焰且gap制备工艺简单原材料来源丰富因此以gap为粘合剂的推进剂受到各国的普遍重视gap的钝感性能使其成为发展钝感推进剂的重要粘合剂之一
缩水 甘 油 叠 氮 聚醚 ( A 是 一种 侧 链含 有 叠 氮 基 团 , G P) 主 链 为 聚醚 结 构 的含 能 聚 合物 ,具 有 正 的生 成热 、密 度 大 、 含量高、 氮 机械 感 度 低 、 热稳 定 性 好 等优 点 , 且能 与其 它 含 能 材料 和硝 酸 酯 增 塑 剂 相 容 ,并 可 降 低 硝 酸酯 增 塑 剂 的感 度 , G P加 入 到 推 进 剂 中 可提 高燃 速 、 把 A 比冲 、 降 低 压 力指 数 、 少 火箭 推 进 剂 燃 烧 时 产生 的烟 焰 , G P 减 且 A 制 备 工 艺 简单 , 材料 来 源 丰 富 , 原 因此 , G P为 粘 合 剂 以 A 的推 进 剂 受 到 各 国 的 普 遍 重 视 , A G P的钝 感 性 能 使 其 成