报废固体推进剂处理技术研究进展
３．１．２ 金属铝粉的回收
为了提高推进剂的能量，通常向固体推进剂中 加入一定数量的高能添加剂，加入质量分数一般为 ５％￣２０％，某些高能添加剂的加入还可提高推进剂 的密度，从而提高推进剂的密度比冲。最常用的高 能添加剂有轻金属和轻金属的氢化物，轻金属包括 Ａ ｌ 、铍（ Ｂ ｅ ） 、硼（ Ｂ ） 等，世界各国使用最广泛的是 Ａｌ，因为它来源广泛、价格便宜、制造方便、毒 性小等。
氧化剂是复合固体推进剂中重要的组成部分， 主要是以 ＡＰ 为主，通常占推进剂总质量的 ３０％ ￣８５％，同时为了提高能量和降低信号特征，通常 往复合固体推进剂中加入一定量的高能添加剂，如 ＲＤＸ、ＨＭＸ 等。在回收氧化剂的过程中，通过选 择不同的萃取溶剂，如水、液氨、氢氧化铵等， 使固体推进剂中的氧化剂与不溶物分离出来，然后 经过化学分离等方法回收氧化剂。
· １４ ·
化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
２００８ 年第 ６ 卷第 ６ 期
进行的温度循环操作，可使发动机中的药柱产生分 布不均的热应力、形成裂纹、进而发生破裂，最 后将破碎的药块从发动机中取出，这种方法不仅降 低了推进剂的敏感性，而且操作中没有机械撞击和 产生污染，使推进剂从发动机中安全有效地取出并 被粉碎成较小的颗粒［２］。 ２ 安全销毁技术
固体推进剂的安全销毁技术包括露天焚烧或露 天引爆、密闭引爆、回转窑焚烧、循环流化床焚 烧、热水氧化（ＨＴＯ）／ 超临界水氧化（ＳＣＷＯ）、湿空 气氧化（ Ｗ Ａ Ｏ ） 、电化学降解和堆肥生物降解技术 等［３］。根据时间的划分，安全销毁技术的发展可分 为 ３ 个阶段。 ２．１ 第一代销毁技术
第一代废药销毁技术指目前正在应用中的比较 传统的技术，即露天焚烧或爆破。露天焚烧法操作 简单，处理费用较低，相对安全；缺点是焚烧时 生成大量高浓度污染气体和固态燃烧残渣，随着空 气流、雨水侵害环境，难以控制对环境的污染。 ２．２ 第二代销毁技术
报废推进剂药柱 ＡＰ 的氨溶液 ＋ 铝和不溶的有机物
高压液氨高速注入
过滤分离
加
压
降
含铝的不溶物 ＡＰ 的氨溶液除尘
图 １ 液氨回收报废固体推进剂中 ＡＰ 的流程图 Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇ ＡＰ ｆｒｏｍ ｏｂｓｏｌｅｔｅ
ｓｏｌｉｄ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ ｕｓｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ａｍｍｏｎｉａ
在这种预处理技术中，通常选用的溶剂为液氨 和水等。高压溶剂粉碎是指在一定的压力下，在一 种特殊装置中安全粉碎固体推进剂的方法。通过试 验证明，高压溶剂粉碎是一种快速有效的废药预处 理方法，但也存在一定的危险性。工作过程中可能 会飞溅出碎片，因此必须认真对待并采取相应防护 措施，否则会对操作人员造成伤害。 １．３ 低温、室温的温度循环法
第三代废药销毁技术指目前国外正处于小试或 中试研究阶段的前沿技术，主要是采用化学方法或 生物方法使固体推进剂分解或降解，变成环境可接 受的、危险性较低或无危险的物质，有的分解或降 解产物还可通过进一步的分离处理，成为有用的化 工原料或产品。其中包括：①用碱（ Ｎ ａ Ｏ Ｈ 、氨水 等） 与报废的固体推进剂进行硝化反应，得到较低 能量的无机盐和有机盐；②采用熔融盐（ 如碱金属 或碱土金属的碳酸盐和卤化物）作为热传递物质和无 机盐，温度维持在 １５０￣１ ０００℃，一方面催化分解 反应，一方面中和产生的酸性气体，固体推进剂被 分解，形成稳定的盐；③用超临界水（ 高温水蒸气） 氧化法氧化报废推进剂，在超临界水的反应条件 下，呈溶液状态的组分被氧化破坏率可达 ９９％，其 主要产物是 Ｎ２、ＣＯ２、ＮＯ３－ 和 ＮＯ２－ 等［５］；④利用生
为满足发动机对推进剂各种性能的要求，需添 加一些其他组分来改进推进剂的力学、弹道性能、 能量特性，这些组分价格昂贵，且不易生产，利 用化学及物理手段对其进行回收，回收的产品可重 复使用。
３．１ 有效成分的提取与再利用
现役导弹采用的燃料主要为端羟基聚丁二烯 （ＨＴＰＢ）和端羧基聚丁二烯（ＣＴＰＢ）为弹性母体的固体 推进剂，其中又以 ＨＴＰＢ 为主。ＨＴＰＢ 研制始于 ２０ 世纪 ６０ 年代初，其成本低，性能好，尤其在高固 体含量下，仍具有较好的工艺性能和力学性能，因 此在 ２０ 世纪 ７０ 年代以后得到迅速发展。回收的氧 化剂、铝粉和部分添加剂等组分，不但可作为原料 重新被应用于固体发动机中；而且可作为化工原料 应用于民用产品中，不仅节约了资源，同时也解决 了报废的大尺寸推进剂药柱的处置问题。由于这些 回收技术有着较为成熟的化学工艺，有些在国外已 实现工业化，所以是一条非常有益的回收途径。 ３．１．１ 氧化剂的回收
用热水或含有表面活性剂的水作为萃取溶剂是 美俄等国家早期处理报废固体推进剂的一种主要方 法［７￣８］，但是这种方法回收效率不高且存在危险性 和二次污染，已逐渐被新的方法所替代。美国陆军 导弹司令部（ＭＩＣＯＭ）在 ２０ 世纪 ９０ 年代以后成功地 开发了在固体火箭发动机非军事化和推进剂成分回 收中应用近临界流体（ＮＣＬ）和超临界流体（ＳＣＦ）技 术，用氨气、二氧化碳、一氧化氮等作为非传统 的萃取溶剂，根据相似相容原理，利用“气→液” 和“液→气”相变，对复合固体推进剂进行超临 界液体萃取技术的研究。由于 ＡＰ、ＲＤＸ、ＨＭＸ 在液氨中有良好的溶解性，采用高压喷射的方法， 使得推进剂从发动机内部被侵蚀下来并溶解，无机
物降解技术（ 如堆肥技术、真菌转变等） ，使报废的 固体推进剂发生分解反应，反应产物污染性小，有 的甚至可以用作肥料［２，６］。第三代废药销毁技术在保 证安全销毁废药的同时更注重环保效益和经济效 益；此外，在废药预处理技术方面加强了研究， 以确保后续的化学或生物销毁方式能够顺利进行； 虽相对不够成熟，但是为将来的废药销毁技术研究 指明了发展方向。 ３ 资源化利用技术
定温度范围内加热这些不溶物可以回收其中的 Ａｌ， Ａｌ 暴露于空气中，表面会形成一种惰性很强的氧化 物，在高于 Ａｌ 的熔点（６６０℃）时也不会被氧化和熔 化，而在 ４００￣６００℃的温度下，大部分的有机化合 物，包括聚合物都被氧化成为 ＣＯ２。
经过处理的 Ａｌ 粉颗粒大小不会改变，这种利用 聚合物在高温下被氧化成气态从而使Ａｌ从其中分离 回收的方法，不但回收效率高、Ａｌ 粉较纯，而且 易操作、低能耗［１１］。 ３．１．３ 部分添加剂的回收
关键词： 报废固体推进剂；安全销毁技术；回收；工业炸药；Ｒ３ 中图分类号： Ｖ５１２ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７２－２１９１（２００８）０６－００１３－０４
固体推进剂在军事领域中占有极其重要地位， 它用作发动机的动力源可显著提高武器生存能力和 作战使用能力。据统计，随着对导弹机动性要求的 提高，西方正在使用和研制的火箭和导弹中固体型 号约占 ８５％；在我国的二炮部队的武器系列中，推 进剂由液体转为固体也成为一种发展趋势。固体型 号导弹虽然具有众多优点，但也有一个不可忽视的 缺点即储存性能差。现役固体推进剂多为高分子材 料，如双基推进剂、复合固体推进剂、复合双基 推进剂等，这些推进剂都具有固化成型后老化迅速 快和不能长期储存的缺点。以丁羟基推进剂（ＨＴＰＢ） 为例，其在存储期间性能指标会发生较大变化，如 密度降低、高氯酸铵（ＡＰ）等有效成分流失、推进剂 表面硬化而内部黏度增高等现象。一旦超出存储 期，若继续使用不但会严重影响导弹的战术性能， 而且可能会酿成安全事故。因此，过期或报废的固 体推进剂必须得到有效、安全、迅速的处理。
韩启龙等 · 报废固体推进剂处理技术研究进展
· １５ ·
氧化剂能溶于氨而其他不溶性推进剂成分保持污泥 形式，从而可以通过过滤的方式被除去，整个操作 过程氨必须要保持液态，发动机内部的工作压力必 须大于氨的蒸气压，溶解了大量氧化剂的液氨经过 过滤和降压，使氧化剂分离并沉淀出来，氨气可以 升压循环使用。液氨向气相的转变过程中可使用标 准工业化学成分处理设备回收 ＡＰ 等氧化剂，使其 各项指标达到推进剂原料的使用标准。这种临界萃 取技术有着较为成熟的的化学工艺基础，易于实现 工业化［９￣１０］，操作流程如图 １ 。
以往公开的回收固体推进剂中Ａｌ的方法主要是 在推进剂各组分都存在的情况下直接将黏合剂进行 解聚或水解，这样使黏合剂体系部分被破坏，但是 只能回收其中少量的 Ａｌ，大部分的 Ａｌ 仍然存在于未 解聚的黏合剂中，而且回收的 Ａｌ 中含有杂质。研 究人员在不断地对回收工艺进行改进的研究中发 现，在利用萃取技术回收固体推进剂中氧化剂的工 艺过程中会产生不溶物，这些不溶物经过溶剂萃取 后剩余的主要成分是 Ａｌ 和大约质量分数 １０％ 左右的 各种添加剂，如固化剂、稳定剂、弹道改良剂、 表面活性剂等。利用聚合物的氧化差异，通过在一
第二代废药销毁技术指目前国外正在广泛应用 的比较成熟的技术，主要以焚烧炉内焚烧的方式为 主。与第一代废药销毁技术相比，第二代技术将露 天焚烧改进为焚烧炉内的可控制焚烧，从而使废药 销毁的危险性减少，有时还能回收部分能量；缺 点是设施建造、维护需要较大的费用，且焚烧时需 要消耗一定的燃料和电力，所以这种方法多被发达 国家采用［ ４ ］ 。 ２．３ 第三代销毁技术
２００８ 年第 ６ 卷第 ６ 期
化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
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。
国内外废旧火炸药绿色处理技术进展
火炸药是现代武器系统中必不可少的基础性、毁伤性能源，在全球范围内，火炸药都属于重要战略物资，但火炸药工业也是目前国防军事领域中对生态环境污染最为严重的污染源之一。
随着世界范围内环保要求的日益严格，火炸药在研发、生产、使用以及废旧处理等各个环节呈现出了高耗能、大污染以及危险性都严重制约着该行业的健康发展，特别是在废旧火炸药的处理方面，不仅仅危险性极大，也会造成严重的环境污染，因此，对其进行绿色处理技术的研发势在必行。
1 国外废旧火炸药的处理技术1.1 废旧火炸药来源随着发达国家军事作战理念的不断完善和改进，各类高新军事技术被广泛应用于军事作战中，这就使得军队对于常规弹药的需求量不断下降。
但是，他们有要不断的提升弹药的科技含量和品质，在武器研发、生产的过程中，各个国家仍旧需要处理大量的废旧火炸药、报废固体推进剂等高含能材料，此外还要对一些退役的常规导弹、鱼雷等进行销毁处理。
1.2 处理技术发展国外在废旧火炸药的处理方面一直致力于研究更加先进的新型火炸药处理技术，要求该种技术安全、绿色、成本低，同时还要具有较高经济性的无污染销毁技术，该项技术完全符合绿色环保的理念。
在这种条件下，发达国家在新型火炸药的研发过程中，就全面的考虑新型火炸药的“可回收、可利用、可再循环”等特性，将这一理念当做是新型火炸药的设计、研发目标，使其在研发成功之后具备这些特性。
其次，积极的探索和研究各类火炸药回收再利用技术。
目前，国外已经开发成功了针对某些高价值成分的回收技术、热能回收技术等多项技术，此外，还开发出来多种废旧火炸药绿色销毁技术，如安全性高的紫外线氧化破坏法、太阳能转换法，污染较小的湿空气氧化法、微波等离子体法等处理技术，具有广阔的应用前景[1]。
2 国内废旧火炸药的处理技术2.1 废旧火炸药来源在我国，废旧火炸药的来源主要有二大类：①战争时期遗留下来的报废弹药，或者是和平时期进行军事训练或军事演习等活动的过程中残留的失能弹药，例如一些航弹、地雷、炮弹、鱼雷、手榴弹、导弹等。
固体推进剂单轴力学性能的研究进展
固体推进剂单轴力学性能的研究进展作者：刘畅来源：《环球市场》2019年第35期摘要：本文从固体推进剂的单轴力学性能试验方法，对固体推进剂力学性能的研究进展进行了综述，并在此基础上提出了当前研究中存在的不足和需要进一步重点开展的研究。
分析表明：开展不同加载条件下动态力学试验对于分析固体推进剂力学性能更具有意义。
关键词：固体推进剂;单轴;力学性能固体火箭发动机（Solid Rocket Motor，SRM）作为战术导弹的动力来源，主要由固体推进剂制成的药柱、燃烧室、喷管（含推力方向控制装置）和安全点火装置四大部分组成[1]。
由于SRM具有结构简单、便于装载，而且适于长期保持发射状态，并能在接到指令后使导弹快速攻击目标等优点，已经成为战术导弹武器系统的主要动力装置和核心部件[2]。
Gligorijevic等[3]指出，不同加载条件下固体推进剂力学行为的研究是开展SRM药柱结构完整性分析的基础，因此开展不同条件下固体推进剂的力学性能对分析真实低温点火条件下战术导弹SRM药柱的结构完整性更具有意义。
综上，本文对固体推进剂力学性能试验方法对单轴力学性能研究进行归纳和总结，并就研究中存在的不足进行讨论和分析。
一、推进剂单轴拉伸试验国内丁汝昆通过动态弹性模量去衡量丁羟推进剂在70℃温度下贮存不同天数的老化性能。
王亚平等通过开展HTPB推进剂单轴拉伸试验，研究了拉伸速率对其造成的影响，研究发现推进剂材料的强度随拉伸速率加大而提高。
复合固体推进剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类三种低温单向拉伸曲线由杨凤林在2001年提出，极大提高了对推进剂力学性能本质的认识。
而郭翔等则通过在不同温度开展试验发现：硝酸酯增塑聚醚（NitrateEster PlasticizedPolyether，NEPE）推进剂力学性能与拉伸速率构建出幂律方程。
常新龙通过单向拉伸法测定定应变老化HTPB推进剂，发现其力学性能与热氧老化和粘合剂/填料界面有关。
Shekhar等根据比较多种类型固体推进剂在高、低温准静态加载下的拉伸力学性能，结果发现当温度降低时固体推进剂的力学特性明显不同于常温和高温时。
固体推进剂铝基燃料高效燃烧的研究进展
第３６卷２０１９年增刊上 海 航 天ＡＥＲＯＳＰＡＣＥ ＳＨＡＮＧＨＡＩ固体推进剂铝基燃料高效燃烧的研究进展刘继宁１，李苗苗２，陶 锴１，王 帅１，田玉玉１，徐济进１，宋雪峰１（１．上海交通大学材料科学与工程学院，上海２００２４０；２．上海航天动力技术研究所，浙江湖州３１３０００） 摘 要：铝基燃料作为含能添加剂在固体推进剂中能大幅提升火焰温度，增大发动机比冲，提升推进剂的总体能量。
然而，铝基燃料在燃烧过程中经常出现燃烧不完全、燃烧速率低、点火温度高及团聚等现象，严重影响了燃料的燃烧效率。
从各个维度总结了铝基燃料燃烧的最新研究进展，指出了各因素的作用原理。
介绍了铝基燃料在固体推进剂中的燃烧机理，评述了铝基燃料尺寸、高氯酸铵（ＡＰ）颗粒尺寸与级配、表面氟化物包，以及金属氧化物添加剂对铝基燃料燃烧效率的影响。
结果表明：采用铝粉表面改性、调节颗粒尺寸与级配、添加多元氧化剂等能有效提高铝基燃料燃烧效率。
关键词：固体推进剂；铝热剂；氟化物；燃烧效率；点火温度中图分类号：Ｖ ５１２ 文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１９３２８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００６－１６３０．２０１９．Ｓ１．００１Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｈｉｇｈ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍ Ｂａｓｅｄ Ｆｕｅｌ ｉｎ Ｓｏｌｉｄ ＰｒｏｐｅｌｌａｎｔＬＩＵ Ｊｉｎｉｎｇ１，ＬＩ Ｍｉａｏｍｉａｏ２，ＴＡＯ Ｋａｉ １，ＷＡＮＧ Ｓｈｕａｉ １，ＴＩＡＮ Ｙｕｙｕ１，Ｘｕ Ｊｉｊｉｎ１，ＳＯＮＧ Ｘｕｅｆｅｎｇ１（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｓｐａｃｅ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｕｚｈｏｕ ３１３０００，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ａｎ ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ，ａｌｕｍｉｎｕｍ ｂａｓｅｄ ｆｕｅｌ ｃａｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅｆｌａｍｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｍｐｕｌｓｅ，ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｌｕｍｉｎｕｍ ｂａｓｅｄ ｆｕｅｌ ｏｆｔｅｎ ｓｕｆｆｅｒｓ ｆｒｏｍ ｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ｌｏｗ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｒａｔｅ，ｈｉｇｈ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄｈｅａｖｙ ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｗｈｉｃｈ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｂａｓｅｄｆｕｅｌ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｂａｓｅｄ ｆｕｅｌ ａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｆｒｏｍ ｖａｒｉｏｕｓ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｆａｃｔｏｒ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｏｗｄｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｏｗｄｅｒ ｓｉｚｅ，ａｍｍｏｎｉｕｍｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅ（ＡＰ）ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｇｒａｄａｔｉｏｎ，ｆｌｕｏｒｉｄｅ ｃｏａｔｉｎｇ ａｎｄ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｂａｓｅｄ ｆｕｅｌ ａｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｕｓｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｏｗｄｅｒ，ａｄｊｕｓｔｉｎｇｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｇｒａｄａｔｉｏｎ，ａｎｄ ａｄｄｉｎｇ ｍｕｌｔｉ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｘｉｄａｎｔｓ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｂａｓｅｄ ｆｕｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｉｄ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ；ｔｈｅｒｍｉｔｅ；ｆｌｕｏｒｉｄｅ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ收稿日期：２０１８－１０－１６；修回日期：２０１９－０３－０６基金项目：国家自然科学基金（５１３０２１６９）；上海航天科技创新基金项目（ＳＡＳＴ２０１７１２２）作者简介：刘继宁（１９９３—），男，硕士，主要研究方向为固体推进剂性能。
固体推进剂老化过程影响因素及化学反应机理研究进展
装备环境工程第20卷第10期·64·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年10月固体推进剂老化过程影响因素及化学反应机理研究进展霍文龙，谢丽娜，孙雪莹，张婷婷，张健，夏德斌，杨玉林，林凯峰*（哈尔滨工业大学 化工与化学学院，哈尔滨 150001）摘要：基于固体推进剂的贮存老化，以NEPE推进剂和以HTPB推进剂为代表，综述了近年来固体推进剂老化进程中所受的各种影响因素、作用机制及化学反应机理研究进展。
总结了温湿度、应力和环境气氛为代表的外部环境因素，配方性质、组分变化和添加剂等内部影响因素对推进剂老化及贮存失效期限的影响。
分别从微观和宏观角度出发，分析了内外部各种影响因素加速或减缓固体推进剂老化进程的作用机制。
此外，针对黏合剂、氧化剂、防老剂等化学组分，总结了固体推进剂贮存老化期间发生的氧化交联、分解、降解断链等主要化学反应，并分析了各个反应发生的机理及原因。
最后，展望了未来固体推进剂老化影响因素研究的发展趋势，并为今后固体推进剂老化机理及失效模式研究提供了研究思路。
关键词：固体推进剂；老化过程；影响因素；作用机制；化学反应；机理；失效模式中图分类号：V512 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)10-0064-13DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.10.008Affecting Factors and Chemical Reaction Mechanism of CompositeSolid Propellants during the Aging ProcessHUO Wen-long, XIE Li-na, SUN Xue-ying, ZHANG Ting-ting, ZHANG Jian,XIA De-bin, YANG Yu-lin, LIN Kai-feng*(School of Chemistry and Chemical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)ABSTRACT: Based on storage aging of solid propellants, the research progress of various affecting factors, action mode and chemical reaction mechanism on the aging process of solid propellants in recent years is reviewed with NEPE propellants and HTPB propellants as the representatives. The effects of external environmental factors such as temperature and humidity, stress and ambient atmosphere, formula properties, composition changes and additives on propellant aging and storage failure time are summarized. The mechanism of internal and external factors to accelerate or slow down the aging process of solid propellant is analyzed from micro and macro perspectives. In addition, the oxidative crosslinking, decomposition and chain breaking of chemical components such as adhesives, oxidants and antioxidants during propellant aging are summarized, and the mechanism and reasons of each reaction are analyzed. Finally, the future development trend of the research on the affecting factors of solid propellant aging is prospected, and the research routes for the research on the aging mechanism and failure mode of solid pro-pellant in the future are provided.收稿日期：2023-09-14；修订日期：2023-10-14Received：2023-09-14；Revised：2023-10-14引文格式：霍文龙, 谢丽娜, 孙雪莹, 等. 固体推进剂老化过程影响因素及化学反应机理研究进展[J]. 装备环境工程, 2023, 20(10): 64-76. HUO Wen-long, XIE Li-na, SUN Xue-ying, et al. Affecting Factors and Chemical Reaction Mechanism of Composite Solid Propellants during the Aging Process[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(10): 64-76.*通信作者（Corresponding author）第20卷第10期霍文龙，等：固体推进剂老化过程影响因素及化学反应机理研究进展·65·KEY WORDS: solid propellant; aging process; affecting factors;action mode; chemical reaction; mechanism; failure mode固体推进剂是固体火箭发动机的能源材料，它能够在燃烧过程中快速释放出化学能量，同时产生高温气体产物。
固体火箭推进剂发展状况
2017年12月固体火箭推进剂发展状况沈弘宇（长沙市周南梅溪湖中学，湖南长沙410002）摘要：固体火箭推进剂在近二三十年随着聚合物化学的进步取得了迅速的发展，航空航天领域在新的时代背景下，对火箭推进剂的能量密度、环保性能、综合成本和安全性能都有了更高的要求.本文对当代固体火箭推进剂技术进行简单介绍，并从粘合剂、氧化剂、增塑剂和燃料添加剂四个方面来介绍固体火箭推进剂的发展情况。
关键词：固体火箭推进剂；粘合剂；氧化剂；燃料添加剂1固体火箭推进剂简介固体火箭推进剂的发展十分漫长，其历史可追溯到中国人在十三世纪使用黑火药增加弓箭的射程。
黑火药的能量密度很低，推进效果很差。
而随着上个世纪四、五十年代第二次世界大战的爆发和聚合物化学的蓬勃发展，固体推进剂取得了全面且成熟的发展，硝酸酯增塑聚醚（NEPE ）、端羟基聚丁二烯（HTPB ）、缩水甘油叠氮醚（GAP ）等推进剂相继出现，使得固体推进剂应用更加广泛。
在现今阶段，能量密度一直是推进剂的首要指标；对推进剂的能量、技术、成本和安全有全面综合的要求；也由此打破了传统的分类界限，形成了共同促进，取长补短的融合，不断有新的配方出现。
2固体火箭推进剂的发展情况2.1粘合剂粘合剂是固体推进剂体系中的研究热点。
目前广泛应用和研究的是含能粘合剂。
通常是在聚合物分子链中含能的官能团，如硝基（—NO 2）、硝酸酯基（—ONO 2）、叠氮基（—N 3）等等。
粘合剂只占推进剂大约10%，但是其对推进剂的综合性能有着巨大的影响。
含能粘合剂在改善氧化剂和燃料的燃烧环境的同时，也燃烧并释放出能量，从而提高推进剂的性能。
下面对两类主要的含能粘合剂进行简要介绍：（1）叠氮粘合剂叠氮粘合剂中的叠氮基分解先于高分子主链且独立进行，其燃烧产物主要为一氧化碳、氮气和氢气，基本无可见烟和三原子产物，并且具有燃温低的特点。
因此在高能无烟固体推进剂的研究中有很大优势。
其典型代表GAP 是一种主链聚醚含有叠氮基侧链的聚合物，具有生成热为正、含氮量高、密度大、热稳定性好等优点，与增塑剂相溶性很好，危险性较低。
新型固体推进剂在未来国防中的作用及其发展趋势
新型固体推进剂在未来国防中的作用及其发展趋势严启龙（中国兵器工业集团公司第２０４研究所） 摘 要：通过介绍各国在高能固体推进剂技术方面的研究现状及今后的研究方向，说明了高能固体推进剂在国防科技领域得到了高度的重视和广泛的关注。
并依据高能固体推进剂在现代武器装备中的重要地位和作用，以及未来高技术战争对武器的要求，阐明了高能固体推进剂有待发展的关键技术和研究方向，发展的内涵在于重视知识创新、加强技术创新和推进管理创新。
关键词：固体推进剂 导弹 武器装备 国防 含能材料２０世纪８０年代末，世界局势发生了深刻变化，随着苏联解体及冷战结束，世界出现了多元化格局，和平与发展已成为世界主题。
因而，导致各国在武器装备研究上着重于性能精良、使用安全、可靠性高、成本低等方面，同时充分利用军事技术进行和平利用。
历史表明，固体推进剂技术的发展多半靠的是“需求牵引”，当需求增加时，固体推进剂技术得到迅速发展，而在相对和平的年代，则发展较为缓慢。
当然专业技术的基础研究工作也起到重要的推动作用。
在和平年代，除了极特殊的用途外，固体推进剂今后强调的主要问题将是成本，这意味着研究方法会发生重大变革，将要引入价值分析方法和计算机辅助设计等手段，来降低其制造成本，提高其性价比。
２０世纪９０年代以来，各国都在加速研制高能固体推进剂，以适应导弹武器发展的变化。
从当今固体推进剂的应用状况来看，未来固体推进剂的发展趋势是在高性能、高可靠性的基础上进一步降低成本，减少对环境的污染，开发和研制低特征信号推进剂、钝感推进剂和用于可变能量的推进剂［１］。
１．主要发达国家固体推进剂研究计划国外高性能、钝感和低特征信号推进剂的研制首先是从双基推进剂入手，随着对能量和综合性能的进一步要求，又着手研制改性双基、ＮＥＰＥ等低特征信号推进剂，为进一步减少特征信号，达到高能、钝感的目标，目前正在研制含有ＧＡＰ、ＣＬ－２０和ＡＤＮ等高性能固体推进剂配方。
研制低特征信号推进剂，双基系推进剂要比复合推进剂有利得多，尤其是浇注改性双基推进剂更有其有利的条件。
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)。
国外固体推进剂技术现状和发展趋势
①国外固体推进剂技术现状和发展趋势刘 建 平(中国航天科技集团公司四院四十二所, 湖北襄樊 441003)摘要: 总结了固体推进剂技术发展情况, 综述了国外固体推进剂技术现状, 重点介绍了国外高能量密度材料、含能粘合剂及 增塑剂、氧化剂、添加剂以及新型固体推进剂的研究进展情况, 并提出了固体推进剂技术今后的发展趋势。
主题词: 固体推进剂; 高能材料; 添加剂; 胶凝推进剂 中图分类号: V 512文献标识码: A前言固体推进剂的发展经历了一个极其漫长的过 程。
但它得到迅速发展是近二、三十年的事, 这在很 大程度上应归功于聚合物化学的兴起, 当然它也与 武器系统发展需求密切相关。
目前, 无论从战略导弹的小型化、机动发射、隐 蔽、低成本和低水平维护要求, 还是从战术导弹的信号和突防、环境、机动性 ( 推力调节)、增大射程、 易损性要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。
此外, 随着冷 战结束及国际局势缓和, 固体推进剂还有一个发展 方向就是和平利用。
认识加深, 并产生了许多有关理论模型。
从固体推进剂发展历史可发现这样一些规律: a . 固体推进剂的能量始终是研究者追求的最 重要目标, 是固体推进剂技术发展的始动力;b . 粘合剂是固体推进剂发展的重要标志, 体现了固体推进剂品种的更新换代;c . 固体推进剂配方最终能否实用, 必须同时满 足性能先进性、技术现实性、成本经济性及使用安 全性四个方面的要求; d . 固体推进剂在其发展过程中逐步打破了“炸 药与火药”、“双基与复合”的传统界限, 形成了相互交融推动发展的局面。
1 3 复合固体推进剂的发展现状近十多年来, 特别是 H T PB 、N E P E 推进剂的 2 固体推进剂发展历史及其规律固体推进剂的发展历史可追溯到十三世纪, 那 出现, 使固体推进剂更加广泛应用于战术、战略导 弹和航天运载领域中。