双基火箭氧化剂 -回复
新型含能材料
衡量标准
• 应用领域 • 性能是否充分了解，研制是否成熟 • 安全性问题 • 适当和足够的服役期
比冲 比冲与下述因素有关: · 反应热愈大，比冲愈高; · 燃烧产物的火焰温度愈高，比冲愈大; · 燃烧产物的分子量愈小，比冲愈大。
固体火箭推进剂的燃速随输入系统能 量的增加而增大。
固体火箭推进剂的某些性能数据（7MPa）
推进剂类型 ISP/N·s·kg-1 r/mm·s-1 n 信号 状况
复合推进剂： AP/AI/HTPB/硝铵 低烟复合推进剂： AP/HTPB/硝铵
3.新型含能材料
3.1 CL-20 • 六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW，俗称CL20）。美国科学家于1986年在实验室次合 成的，是一种新的笼形多硝铵化合物 • 其分子式为C6H6N12O12；相对分子量为 438.28；氧平衡为-10.95%。
3.1.1 CL-20的合成及供应
CL一20是迄今为止已知的能量水平最高 的单质炸药，且在已知的有机化合物中，其 密度也最高。 CL一20现以间断法生产，批量50kg100kg。CL-20系以多种晶型存在，其中密度 最高的是ε-晶型。目前还不能合成纯的单一 晶型的CL一20。合成的CL-20需在适当的溶 剂中重结晶以得到ε-CL-20。改变重结晶的工 艺条件，可得到合乎需要的具不同粒度及粒 度分布的CL-20。
双基发射药JA-2的比能可达1141J· -1，此 g 值是衡量常规发射药的一个尺度。JA-2配方 含有59.5 %NC及25%DGDN，它的能量水 平已接近由纯NC和硝酸醋增塑剂配方所能 达到的最佳值。但是，可以采用各种技术手 段制得更高能量水平的发射药。 例如，所谓的半硝胺发射药，系以NC 为粘结基质，以硝胺炸药为固体填料制得的， 其能量水平即高于JA-2双基发射药。但半硝 胺发射药的燃烧温度较高，可达约4000K。
固体火箭推进剂-221
火箭技术对固体推进剂的要求
燃烧性能：固体推进剂装药在发动机内的燃烧必须是有规律的，即燃烧稳定、 重现性好。燃烧规律最好不受或少受环境条件（装药初温、燃烧室压强、平行 于燃面的气流速度)的影响，以满足发动机内弹道性能不变，保证火箭射击精度 的要求。 力学性能：要求固体推进剂装药，特别是大型药柱应有足够的抗拉强度和延伸 率，在使用温度范围内不软化、不发脆，不产生裂缝。贴壁浇注的装药不与发 动机绝热层脱粘。 物理、化学安定性：要求固体推进剂有长的使用寿命 安全性能：在贮存、运输、装配过程中不发生燃烧和爆炸事故。在受到机械冲 击力时应有足够的稳定性。还应有高的自燃温度，以防意外着火事故。 经济性能：火箭技术的发展，注意力主要放在新技术应用上，飞行器的高性能 是设j计的准则，较少考虑经济性能。现在和未来经济性能是重要条件之一。经 济性能将成为一项重要指标。 燃烧产物无烟或少烟：易被敌人发现发射基地；某些用激光或红外光等制导的 导弹，烟雾会使光波衰减。 良好的工艺性能和重现性：
它是棉纤维或木纤维大分子与硝酸反应的生成物
[C6 H 7O2 (OH )3 ] y yxHNO3 H 2 SO4 [C6 H 7O2 (OH )3 x (ONO2 ) x ] y yxH 2O
双基推进剂的组分-硝化纤维素NC
y为大分子的基本链节数目，即称聚合度。 x为被-（ONO2)取代的-（OH）数。对于一个链节，x为小于或等于3 的整数，但因反应过程不均匀，每个链节的x不尽相同，其平均值不 一定是整数。 纤维素被酯化的程度习惯上用含氮量N％表示，它代表了硝化纤维素 中氮元素的重量百分含量。控制反应条件可以得到含氮量不同的硝化 纤维度，含氮量由实验测定。
固体推进剂的基本概念
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 。
含能材料情况调研
含能材料国内外发展现状与趋势含能材料是一类含有爆炸性基团或含有氧化剂和可燃物、能独立进行快速化学反应并输出能量的化合物或混合物,其能量比常规炸药通常为103J/g至少高一个数量级,是实现高效毁伤的核心技术.这种材料在激发后,一般不需要外界物质参与,即可使化学反应持续下去,快速释放出巨大的能量.它是各类武器系统包括弹道导弹和巡航导弹必不可少的毁伤和动力能源材料,是炸药,发射药和推进剂配方的重要组分.按照应用领域的不同,将含能材料分为军用和民用两大类,军用领域主要是火炸药和火工品,包括发射药、推进剂、炸药、烟火剂、起爆药等；民用领域主要是用于开矿、土建、油田、地质勘探、爆炸加工、烟花爆竹的炸药和烟火剂等.目前,习惯上也将含能材料称为高能量密度物质HEDM,它具有高能、低烧蚀、低特征信号、低易损性的性能特点,常用浇铸、压装等工艺进行制备.进入21世纪以来,含能材料因实现能量的惊人突破而受到越来越多国家的高度重视.美俄采取积极举措大力发展含能材料技术,在高活性金属储能技术、全氮物质、金属氢和核同质异能素研究上取得了重大突破.在美、俄的带领下,德国、瑞典、印度和日本等国也纷纷启动相关发展计划和研究项目,推动含能材料的研究与应用.1本学科最新研究进展1.1含能材料相关理论和计算机模拟仿真技术注意采用量子化学方法和QSPR模型通过对关注的芳烃类、唑类、富氮类、嗪类等高能量密度化合物HEDC的密度、生成热、能量、稳定性、爆速、爆压等关键性能参数进行预估和分析,以此指导其合成.开发了基于配方组分数据库的发射药和固体推进剂专家系统,便于进行其能量示性数的准确计算和配方的优化设计.建立了低温感组合装药的内弹道模型,开发了可逆的装药设计仿真软件,从而促进低温感装药技术在各类型号中的应用.基于有限元技术开发了熔铸炸药凝固过程数值模拟方法,该法可用于预测装药缩孔、裂纹、疏松等缺陷,指导熔铸炸药配方和工艺的优化设计.在混合炸药能量设计方法上,由过去单纯从化学热力学角度开展设计发展至兼顾化学热力学和化学动力学的设计思路,还重视了炸药能量输出结构与应用环境的匹配,形成了针对空中爆炸、密闭空间爆炸及密实介质中爆炸等的设计方法.1.2高性能含能材料组分配方开展了高能、高强度、低敏感、高燃速等发射药配方研究,开发了相应的优化配方.基于NG/DIANP为混合含能增塑剂、RDX为高能氧化剂开发的高能发射药,在爆温≤3500K时火药力达1275kJ/kg,在30mm火炮的常、低温内弹道试验时,膛内燃烧稳定、正常；开发的硝化棉NC基低敏感发射药和含能热塑性弹性体ETPE基低敏感发射药,火药力分别达到1205kJ/kg和1250kJ/kg,各项感度指标明显优于传统三基发射药；采用添加高燃速功能材料使发射药的正比式燃速系数达到了3mm/sMPa以上,是传统高能发射药的三倍左右,高、低、常温燃烧稳定.开展了提高螺压CMDB推进剂、交联改性双基XLDB推进剂、HTPB推进剂、硝酸酯增塑聚醚NEPE推进剂研究,开发的螺压CMDB推进剂的RDX含量达到50%以上,有效提高了CMDB推进剂的密度与能量,而燃烧压力指数仍维持在n＜；开发的含CL-20的CMDB推进剂配方,在适度控制金属铝粉含量时,可获得的比冲增益.在抗过载炸药、温压炸药、燃料空气炸药、水下炸药、不敏感炸药、基于新型高能材料的炸药和金属化炸药等7类混合炸药配方设计上取得较大进展.如,开发的新型含铝温压炸药,其毁伤作用包含了较强的爆炸冲击波和持续高温的双重效应.开发的含黑索今的复合浇注PBX炸药,密度cm3,爆速5400m/s,爆热在8200kJ/kg以上,作为水下武器系统主装药时,其水下爆炸总能量比TNT提高了一倍以上,比RS211提高了35％以上,综合性能优良,能够满足易损性要求.火工烟火药剂设计研究,重点关注了新型单质起爆药、复合起爆药、点火药、高精度延期药及其性能改进技术.开发的以TiHP/KClO428/72,氟橡胶为粘合剂为组分的新型高能点火药,机械和静电火花感度低、点火稳定、反应较完全；开发的基于锆和高氯酸钾的新型点火药,具有良好的耐高温能力；改良后的黑火药,解决了传统黑火药能量低、输出不稳定、产物腐蚀性强、易潮解失效、静电安全性差等缺陷；研制的自燃箔条诱饵剂,燃烧时可实现与平台相似的光谱辐射特征,大面积布撒时,引燃率可达100%,燃温低于1000℃,对3~5μm和8~14μm两波段探测系统具有明显干扰效果；研发了多种新型烟幕剂,形成了从可见光至近红外、中红外、远红外直至毫米波范围具有遮蔽作用的“多频谱”烟幕剂系列.1.3含能材料合成和制备加工新工艺、新方法和相关新装备发射药制造工艺方面,开发了自动化喷射吸收、剪切压延、双螺杆挤出成型等新工艺,其中剪切压延新工艺实现了吸收药脱水、混合、预塑化以及造粒工艺过程的连续化和自动化；在传统球形药内溶法工艺基础上,研制了基于“包容水”和“溶解水”成孔原理和超临界流体发泡原理的高燃速发射药成型新工艺,利用新工艺制备的内部呈泡沫结构的发射药,其表观燃速大幅提高.在推进剂装药工艺技术方面,发展了加压插管浇注与真空浇注相结合的技术,初步解决了固含量≥88%时药浆浇注困难的问题,有效提高了装药密度.成功研制了连续压延造粒的双螺旋剪切压延机,解决了高固含量改性双基推进剂生产过程中压延塑化困难、易着火燃爆等诸多难题.采用“点击”化学方法进行了GAP和ADN基固体推进剂的制备研究,得到了固含量为72%的推进剂药柱,力学性能较好,证实了“点击”化学在复合固体推进剂中的应用可行性.在炸药工艺技术方面,我国十分重视高能炸药,特别是HEDC的低成本制造技术,取得了不少成果.如在N2O5-HNO3体系中硝解乌洛托品制备RDX,产率从%提高到至%；开发的CL-20无氢解合成路线,降低了CL-20的制备成本,为规模化生产奠定了技术基础；开展了两步法合成CL-20的研究,制备了多种新型异伍兹烷衍生物,相关研究与国际同步；在RDX 球形化、NQ球形化等方面取得长足进展,已形成10-50kg级生产能力.攻克了RDX和HMX晶体形貌、内部缺陷、颗粒密度和粒径大小的控制技术,掌握了高品质RDX和HMX的公斤级制备技术.在HEDC合成方面,我国高度重视嗪类、呋咱类、唑类、胍类等非杂环、富氮含能盐类等化合物的合成研究,成功合成了数十种HEDC.其中成功合成的3,3'-二硝基-4,4'-偶氮二氧化呋咱DNAFO,其密度达cm3,生成焓为667kJ/mol,实测爆速为10km/s.此外,含能材料绿色、安全生产技术的研究与开发也相当活跃,在节能减排、回收利用、污染控制与治理技术、工艺与装备等方面取得了不少成果.1.4含能材料装药和应用技术近五年来,发射药装药技术研究保持活跃,成果丰硕.在突破驱溶、非均等弧厚等关键工艺技术难题基础上,设计并成功制备了具有高增面性的37孔粒状发射药,与现有19孔发射药相比,燃烧增面性提高了5%～12%,配合混合装药技术,明显提高大口径火炮弹道效率和炮口动能.基于同材质包覆技术设计的组合装药,具有优异的低温感效应,应用于大口径火炮时,实现了在不增加、甚至降低最大膛压的工况下明显增加炮口动能,提高了射程和威力.特别是新开发的高渐增性、低温感单元模块装药技术,解决了兼顾小号装药燃尽性和大号装药膛压限制的世界性技术难题.依托这种单元模块组成的变装药,实现了与国外先进的双模块装药相同的覆盖全射程的弹道效果；而由其组成的远程装药,在不使用加长身管和提高膛压的手段的条件下提高火炮射程.如在52倍口径、155mm火炮上的射击结果证明,在不提高膛压的条件下可提高火炮射程20%以上,其性能优于国外最先进的高膛压远程火炮.在推进剂装药技术方面,我国已掌握了单室多推力装药技术,实现了单室双推力、单室三推力和单室四推力装药设计和应用技术.单室多推力装药技术的应用,可在发动机结构不变条件下总冲提高15%以上.在混合炸药装药技术方面,近五年成功开发了几十种造型粉的制备方法,并对相关工艺流程和装备进行了技术升级.在混合炸药装药压制工艺中,新开发的等静压工艺技术,实现了复杂形状炸药件的净成型,从而减少了原材料的损耗.成功研发的精密压装装药技术、爆炸网络装药的浇注工艺、微型爆炸逻辑网络装药的微注射工艺等传爆药装药新方法,满足了新型武器对传爆药装药要求.为适应微小型火工器件的结构要求,在研究气相沉积、原位制造、纳米自组装等技术的基础上,开发了含能薄膜、内嵌复合物、多孔含能基材等火工药剂装药新技术,其成品性能明显优于常规装药.1.5含能材料测试方法和技术基于密闭爆发器燃烧实验,选择恒面燃烧的发射药试样,采用精确的压力测试手段和分段数据处理方法,建立了发射药燃速的精确测试方法,可获得压力指数n随压力p的变化曲线.开发了测量发射药动态力学性能的动态挤压试验装置和模拟膛内力学环境的多次撞击试验装置,为发射药及其装药的高压动态力学强度和高膛压发射安全性研究提供了新手段.基于老化试验及理论模拟计算,建立了NEPE高能固体推进剂的贮存寿命的预测方法.利用固体火箭发动机离心试验,初步建立了高铝粉含量的低燃速HTPB复合推进剂在过载情况下的燃烧加速度敏感性测试方法.利用高压反应釜实时监测系统,原位研究了铝/水反应的放热过程,建立了铝/水体系应用于固体推进剂的评价体系.在研究HTPB推进剂静电放电危险性基础上,建立了固体推进剂静电感度精确测试装置.建立了推进剂燃烧或爆炸产物的内阻和电导率测试方法,为推进剂燃烧产物电学性能的表征和等离子推进剂的研制提供了关键测试手段也适用炸药瞬态电学性能的表征.建立了推进剂羽流特性的微波干涉测试方法,实现推进剂尾烟尾焰电子云密度分布的测试.研究了改性双基、富燃料等推进剂标准物质的能量特性,建立了其特征信号测试标准方法.在单质炸药性能测试与评估方面,基于动态真空安定性试验法,初步建立了预测CL-20有效贮存寿命的方法.建立了较完善的固体推进剂和炸药钝感性能评价测试装置及其安全性分级方法.在火工烟火药剂性能测试与评估方面,研究并完善了火工药剂高压电阻率、±50kV静电火花感度和静电积累三参量的连续自动测试方法,建立了火工药剂激光感度、等离子体感度的测试新方法.由上可看出,近五年我国含能材料学科领域内取得了一批重要成果,有力推动了我军武器装备的改造和升级换代.其中具有完全自主知识产权的高增面、低温感发射装药和全等单元模块装药两项技术已处于国际领先水平,标志着我国已掌握了设计和制造射程更远、膛压更低、机动性能更好和战场生存能力更强的新一代大口径火炮所必须的发射能源关键技术.CL-20等高能量密度化合物的工程化规模制备技术也已达到国际先进水平,为我国发展能量性能更高、综合性能更加优良的发射药、推进剂和弹药战斗部装药提供了重要的技术和物质条件,进而为推动我国武器装备向弹药远程发射、高效毁伤和精确打击的目标发展注入了强大动力.2本学科国内外研究进展比较2.1含能材料设计与国外先进水平相比,我国含能材料基础较为薄弱,设计与研究仍然主要依靠实验,模拟仿真技术应用较少.我国的发射药能量水平已与国外相当,但品种少,综合性能尚有距离.与发达国家一样,我国高度重视HEDC设计与合成技术,并成功合成了30多个HEDC,但大多为跟踪或改进国外合成方法得到产品,自主设计和合成的品种很少.国外积极将HEDC 和高能低感度化合物用于高能低感发射药、推进剂与炸药的配方设计,其中CL-20、DNTF已成功应用于高能混合炸药和不敏感炸药,而我国因HEDC和高能低感化合物品种少、工程化尚未完成,将它们用于配方设计尚处于尝试阶段.国外已将高效能氧化剂ADN和AN应用于新型高能低特征信号推进剂中,而我国尚在开展这些新型氧化剂的应用基础研究.在火工药剂技术方面,我国的设计水平与品种,与国外先进水平相比差距较大,表现在新型火工药剂品种少,在新型火工系统设计时基础药剂的选用范围十分有限.2.2含能材料工艺技术近年来,我国十分重视含能材料制造工艺技术,研究重点在于连续化、自动化和柔性化,与国外先进工艺技术之间的差距正在缩小,但目前我国在含能材料生产时仍需较多的人工干预,制造工艺和装备水平均较落后.新型基础原材料HEDC、高效氧化剂、高能低感化合物的合成或制备方面,国外发达国家大多已完成工艺放大,部分已具备批量生产能力,但我国开展工程化研究的品种较少,制约了我国高能低感发射药、推进剂和炸药的开发.利用结晶技术制备高品质单质炸药方面,国外已开展了RDX、HMX等多种高品质单质炸药研发,其中D-RDX、D-HMX、NGu、NTO炸药晶体已经完成工程化放大,我国也已突破了关键技术,制得的D-RDX和D-HMX性能与国外相应产品相当,但品种少,工程化研究刚刚开始.我国一直重视基础原材料超细化技术研究,目前的技术水平与俄、美相当.对于火工药剂类含能材料,发达国家已完成起爆药的柔性自动合成,起爆药的新型微反应器制备技术也已进入实用化阶段,我国在火工药剂制备的关键工序也实现了自动化控制,而微反应器合成工艺还处于基础研究阶段.我国投入大量经费用于含能材料生产废水、废气的治理,开发的技术已开始推广应用,相关企业的有害物排放已大幅削减,但与国外先进的绿色生产技术相比,差距仍然显着.2.3装药技术与应用技术与发达国家相比,我国的发射药装药技术并不落后,有多项技术处于国际先进或者领先,但因基础研究不够深入,影响了部分装药新技术的推广应用.在火工药剂应用于火工品技术上,国外已深入研究了油墨打印、真空镀膜技术和原位装药等火工药剂装药技术,部分技术已用于生产,而相关研究在我国大多刚刚起步.2.4测试技术与性能评估发达国家已建立了炸药性能的测试和评价方法,考察的性能参数系统全面,而我国则侧重宏观性能的表征,微观结构与炸药材料静态、动态性能之间的关联考虑较少,建立的性能表征方法尚不够全面.国外的炸药性能综合评估模型是基于物理、化学、力学学科的研究基础和相关学科领域的先进技术,其性能预估值准确性较高,而我国在炸药性能预估时,采用了国外的计算模型,因缺乏基础参数,依靠调整模型中的基础参数值进行运算,其结果难以准确可靠地反映我国炸药的性能.3本学科发展趋势及展望3.1含能材料重点发展方向基于我国国情、世界新军事变革和含能材料应用属性的考量,在近中期我国含能材料技术发展过程中应把握的重点发展方向包括：火炮发射药应重点发展高能、高强度、低敏感度、高能量利用率及其装药；固体推进剂应重点发展高能、钝感、低特征信号推进剂；炸药则应重点关注高能、低感品种的发展；火工烟火药剂应把发展重点放在安全、环境友好、高端和个性化品种上.在含能材料设计时,需协调好高能量与低敏感度的关系,以及使用时含能材料与其所处环境的耦合关系.含能材料工艺技术的发展重点应放在安全、绿色环保、高效和精密制造,即在提高产品质量和生产效率、降低生产成本的同时,注重生产过程的本质安全,减少或消除环境污染.3.2含能材料发展策略为更好地推动本学科的发展,近中期必须加强基础研究,以拓展自主创新思路；在倡导技术创新的同时鼓励技术集成；加快高层次人才培养的同时,充分发挥领军人才在科技创新活动中的作用；重视科研平台建设,优化资源配置；进一步改革科研管理体制,完善管理制度.。
新型高能量密度材料DNTF的热分解特性
2 结果与讨论
图 1 不同压力下DN T F 的D SC 曲线 F ig. 1 D SC cu rves of DN T F a t d ifferen t p ressu re
0. 1
15
275. 0
58. 8
1. 08 0. 990 0
0. 1
20
275. 9
0. 1
25
287. 8
2. 0
5
269. 5
2. 0Βιβλιοθήκη 10277. 22. 0
15
275. 6 205. 1
33. 64 0. 999 7
2. 0
20
284. 0
2. 0
25
286. 2
由表 1 可见, DN T F 在常压与 2M Pa 压力下的 分解动力学参数变化很大, 说明高压下的分解规律 发生了变化。这一现象为了解DN T F 在推进剂中的
机理、燃烧机理有重要意义。
第 29 卷第 2 期
1 实 验
1. 1 试 样 DN T F , 西安近代化学研究所, 纯度> 99. 9% ;
C , 工业级; CuO , 工业级; PbO , 工业级; Υ2Pb, 工业 级; Υ2Cu, 工业级; 己二酸铜 (AD ) , 工业级; 硬酯酸铅 (L S) , 工业级。 1. 2 仪 器
采用美国 TA 公司 TA 2000 系统 910 型高压差 示扫描量热仪 (PD SC) , T GA 2950 热重仪。 1. 3 实验条件
固体火箭推进剂
21世纪初固体推进剂技术展望摘要:：从高能、低特征信号、能量管理型及含硼富燃料推进剂等主要方面综述了各国近年来在固体推进剂技术方面的最新进展, 分析展望了固体推进剂技术21世纪初发展的趋势及主要技术方向, 并提出了预测性的看法。
关键词：固体推进剂; 高能推进剂; 低特征信号推进剂; 能量管理型推进剂; 含硼富燃料推进剂; 高能量密度材料; 述评1 引言在化学推进剂领域的一些观念上, HMX等一些高能炸药在推进剂中的广泛应用, 已经模糊了火药与炸药的界限; Klager K博士于20世纪80年代提出的“高能交联推进剂”的新概念, 促进了双基(均质) 与复合推进剂的结合, 推出了NEPE等新一代高能推进剂; 膏状推进剂(或凝胶推进剂) 的出现,则可能进一步打破固体与液体推进剂的现状分界,推出一个全新的品种。
21世纪初固体推进剂发展方向, 是各国专家们预测的一个热点。
从80年代以来, 先后有Klager K,Quentin D , Davenas A等中外学者在总结了固体推进剂发展历程、现有水平的基础上, 预测了未来的发展趋势。
现依据近年来一些最新研制动态及进展, 作进一步的分析、阐述与展望。
2 高能推进剂提高能量始终是固体推进剂研制发展的主要目标。
在高能化的进程中, 从单一着眼能量到注重以能量为主的综合性能指标; 从单一着眼比冲()Is到注重密度比冲()ρ⋅Is, 都标志着高能化技术的日趋成熟与提高。
2. 1 进展(1) 为了提高能量, HTPB 推进剂固体含量提高到90 % , 加入硝胺炸药HMX , 在俄国还把HTPB +ADN推进剂用于地下井发射的白杨2M战略导弹第三级; NEPE推进剂, 在美国已先后用于MX、三叉戟Ⅱ、侏儒等战略导弹及某些战术导弹。
为了提高能量, 还在进行提高固体含量、提高比冲效率等方面的研究; GAP推进剂为目前作为高能、低特征信号、钝感推进剂的最佳品种, 而倍受关注。
美国拟于2001年将GAP推进剂用于高性能低特征信号的空对空导弹、洁净助推器装药及113级微烟推进剂中。
双基推进剂的制造工艺
设备性能
优先选择技术先进、性能稳定 、效率高的生产设备，确保产 品质量和生产效率。
设备适应性
考虑设备的通用性和灵活性， 以适应不同规格和品种的双基 推进剂生产。
节能环保
选择符合环保标准、能耗低的 设备，降低生产成本和环境负
担。
生产设备布局规划原则及实施
工艺流程顺畅
按照双基推进剂的工艺流程，合理规划设备 布局，确保生产流程顺畅、高效。
04
原料选择与预处理
原料选择原则及要求
氧化剂
选择高纯度、低杂质的氧化剂，如硝 酸铵、高氯酸铵等，确保燃烧性能和 稳定性。
燃料
选择能量密度高、燃烧性能稳定的燃 料，如铝粉、镁粉等，提高推进剂的 能量输出。
黏合剂
选择具有良好黏附性、耐高温、抗老 化的黏合剂，如聚合物、橡胶等，保 证推进剂的成型和力学性能。
通过调整推进剂中各组分的比例、改 进生产工艺和引入新型添加剂等方式 ，提高推进剂的综合性能。
实施步骤
制定详细的优化方案，进行实验室规 模的试制和小批量试生产，评估优化 效果，逐步推广应用到实际生产中。
配方调整注意事项
安全性
在调整配方时，必须确保新配方在安全性方 面不低于原配方，防止发生意外爆炸或燃烧 事故。
03
加强环保监测和报 告
定期对生产线和排放口进行环保 监测，及时报告和处理环保问题 ，确保环保措施的有效实施。
安全事故应急预案编制与演练
编制安全事故应急预案
针对可能发生的火灾、爆炸、泄漏等安全事故，制定相应的应急 预案和处理措施。
加强应急演练和培训
定期组织员工进行应急演练和培训，提高员工的应急处置能力和自 救互救能力。
建立应急救援队伍
NEPE推进剂
TMETN增塑的HMX聚醚推进剂的力学性能
温度 /℃ 25 -54 最大抗拉 强度 σ m/MPa 0.54 3.68 最大伸长 率 ε m/% 18 9 断裂伸长 率 ε b/% 19 10 初始模量 Eo/MPa 3.20 48.9
-54
2.36
1
1
252
NG对推进剂脆化的影响
-40℃贮存时 间 -40℃的力学性能
-15
2 -11
由低共熔点原理，将两种硝酸酯互相混合，将会形成低于原单一硝酸酯 的熔点，利用此方法可以在较低温度范围内获得不冻结的混合硝酸酯，从而 抑制推进剂中的低温脆变。 混合硝酸酯的熔点
NG/BTTN 熔点/℃ 100/0 13.12 85/15 18.65 75/25 -23.33 60/40 31.33 50/50 -38.0 35/65 35.75 25/75 -30.33 10/90 30.33 0/100 -25.75
NEPE用大量硝酸酯增塑而使推进剂获得高的能量 水平，又保留了高弹性三维网络的特点，赋予推进剂 优异的力学性能，打破了传统的双基、改性双基与复 合推进剂的界限，形成了一类新型的推进剂。 关键：将可以为硝酸酯增塑的高分子化合物（如： 脂肪族聚酯（ε -聚己内酯，聚己二酸乙二醇酯）、脂 肪族聚醚（聚乙二醇PEG）等）作为粘合剂应用于推进
NEPE推进剂的基本组成
基本组分
氧化剂 粘合剂 增塑剂 燃料添加剂 安定剂 固化剂 交联剂 固化催化剂
主要代表物质
黑索今（RDX）、奥克托今（HMX）等 聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷、聚环氧 丙烷．环氧乙烷共聚醚等 硝化甘油(NG)、1，2，4-丁三醇三硝酸 酯(BTTN)等 Al粉 2．硝基二苯胺(6.NDPA)、4一硝基二苯 胺等(4-NDPA) 多官能度异氰酸酯(N-100)、六次甲基二 异氰酸酯(HDI) 硝化棉(NC)、乙酸丁酸纤维素(CAB) 三苯基铋、双醋酸二丁锡
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双基火箭氧化剂-回复
什么是双基火箭氧化剂？
双基火箭氧化剂是一种常用的火箭推进剂，它由两种氧化剂组成，通常为液体两阵性（bipropellant）推进剂系统。
与单基氧化剂不同，双基火箭氧化剂通过两种不同的氧化剂进行反应，可以提供更高的推进能力和更广泛的应用领域。
双基推进剂系统由两个主要组分组成- 燃料和氧化剂。
燃料是提供燃烧能源的物质，而氧化剂则是为燃料提供氧气以促进燃烧的物质。
常见的燃料包括液氢、液氧、液氮、甲烷等，而氧化剂包括液氧、液氢过氧化物、液氮四聚体等。
双基火箭氧化剂的主要优势之一是在燃烧中可以调整混合比例，从而获得不同的推力和性能。
这使得它在不同的火箭应用中具有更大的灵活性和适应性。
例如，在探测器发射等任务中，需要较高的推进能力，可以使用高混合比的双基火箭氧化剂；而在卫星轨道调整等任务中，可以使用低混合比的双基火箭氧化剂以获得较长的工作时间。
双基火箭氧化剂的燃烧过程涉及两种氧化剂的反应，通常通过催化剂来加速反应，并产生大量的燃烧产物和能量。
这些燃烧产物包括水、二氧化碳、氮氧化物等，释放出的能量则用于推动火箭。
除了提供更高的推进能力和调整混合比例的能力外，双基火箭氧化剂还具有其他优势。
首先，双基火箭氧化剂系统相对较稳定，能够在广泛的温度和环境条件下工作。
其次，双基火箭氧化剂对环境的污染较小，其燃烧产物相对较为清洁。
最后，双基火箭氧化剂的供应和储存相对便利，这使得它成为许多航天和导弹应用的首选。
然而，双基火箭氧化剂也存在一些挑战和限制。
首先，两种氧化剂之间的化学反应需要高度精确的控制才能确保燃烧过程的稳定性和效率。
其次，双基火箭氧化剂使用过程中需要严格的安全措施，以防止泄漏和意外事故。
此外，双基火箭氧化剂系统相对复杂，需要更多的工艺和技术支持。
总的来说，双基火箭氧化剂作为一种常用的火箭推进剂，具有许多优点和适用性。
它的高推进能力、灵活性和相对较高的稳定性使其成为航天和导弹领域的重要技术。
然而，随着技术的发展和创新，我们可以期待更多新型的火箭推进剂的出现，为未来的航天探索和导弹技术提供更多选择和可能性。