新型固体推进剂在未来国防中的作用及其发展趋势
火箭发动机的研究现状及其未来发展方向

火箭发动机的研究现状及其未来发展方向火箭发动机是航空航天领域的重要组成部分,决定着火箭的性能和发展方向。
本文将介绍火箭发动机的研究现状及其未来发展方向。
一、火箭发动机的研究现状1. 燃烧室技术的进步火箭发动机的燃烧室是其最核心的部件之一,决定了火箭的推力和效率。
近年来,燃烧室技术得到了快速发展,新型材料、制造工艺和设计方法的应用使得燃烧室的温度和压力承受能力大大提高,推力和效率也随之提高。
2. 新型推进剂的研究传统的火箭推进剂主要有液态氧和液态燃料,但受其重量和储运难以保证的限制,科学家们在研究和探索新型推进剂。
固态推进剂、氢气和氧气的混合推进剂、可回收的推进剂等均得到了一定的研究和应用,未来这些新型推进剂有望成为主流。
3. 高温材料技术的应用火箭发动机的高温材料应用水平也是决定其性能的关键因素。
以碳纤维为代表的高温材料在发动机壳体、导管、燃烧室等关键部件中得到了广泛应用,其轻质、高强度、高耐热性能优良,对于提高火箭发动机性能有极大的帮助。
二、火箭发动机的未来发展方向1. 可重复使用发动机随着航空航天技术的不断发展,未来火箭发射次数将不断增加,这就要求火箭发动机必须具有可重复使用的特性。
可重复使用发动机可以减轻一次性火箭发射的成本和对环境的影响,也有利于未来人类登陆月球和深空飞行等探索的实现。
2. 低碳环保发动机火箭发动机排放的废气对于环境和气候变化都产生了一定的影响,而且未来人类深空探索和星际旅行等需要大量的能源,因此低碳环保发动机的研究和开发变得尤为重要。
这就要求火箭发动机能够利用可再生能源,如太阳能、风能等,减少废气排放和对环境的污染。
3. 燃烧室冷却技术的革新燃烧室的腐蚀和高温环境会对其造成一定的损伤和影响,因此燃烧室冷却技术的革新是一个重要的方向。
一些智能化燃烧室和液体金属冷却技术的应用,可以有效地减少燃烧室的烧损和延长发动机的使用寿命。
总之,火箭发动机的研究和发展一直是航空航天领域的热点和难点。
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。
(完整word版)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。
中国火箭推进剂的发展历史

中国火箭推进剂的发展历史火箭是一种能够通过推进物体或载人进入太空的发射载具。
而火箭推进剂则是火箭运行过程中所需要的能量来源,它决定了火箭的性能和成败。
中国火箭推进剂的发展经历了几个重要阶段,从最初的引进外国技术到自主研发发展,为中国航天事业的飞速发展做出了重要贡献。
第一阶段:引进与借鉴中国在20世纪50年代初期开始发展火箭推进剂技术。
当时,中国航天事业刚刚起步,缺乏相关技术和经验。
因此,中国选择了引进外国先进技术并进行借鉴,以加快自己的发展步伐。
在此期间,中国从苏联引进了R-2型导弹,其推进剂采用的是硝酸和煤油的混合物。
这是中国第一种使用液体推进剂的火箭。
随着对外国技术的借鉴和学习,中国逐渐掌握了火箭推进剂技术,并在此基础上开始进行自主研发。
第二阶段:自主研制1960年代,中国开始了自主研制火箭推进剂的工作。
在这个阶段,中国航天科技集团等机构成立了专门的研究团队,投入大量人力和物力进行科研工作。
中国在这个阶段研制了一系列重要的火箭推进剂,如液体火箭推进剂LOX/LH2(液氧/液氢)和液体火箭推进剂LOX/Kerosene(液氧/煤油)。
这些推进剂具有很高的推进效率和较低的环境影响,可以满足中国航天事业的需求。
此外,在固体火箭推进剂领域,中国也取得了重要的突破。
中国自主研制了固体火箭推进剂HTPB(羟基-终酯交联聚合物),它具有高比冲、高可靠性等特点,广泛应用于中国的卫星运载火箭。
第三阶段:创新与发展进入21世纪,中国航天事业迎来了新的发展机遇。
在这个阶段,中国开始加大对火箭推进剂技术的研发投入,并致力于创新和提升。
中国在这一阶段不断推进液体火箭推进剂的研发,提升其性能和推进效率。
例如,中国成功研制出了聚甲醇/硝酸(MMH/NTO)作为液体火箭推进剂的组合,具有高能量密度和良好的可控性,被广泛应用于中国的运载火箭。
同时,中国还继续进行固体推进剂技术的创新研发。
中国航天科技集团成功研制了复合推进剂,将含能高分子与推进剂颗粒组合使用,提高了固体推进剂的能量密度和性能。
专家访谈:宋宜昌谈我国国防家当几个弱项[特辑]
![专家访谈:宋宜昌谈我国国防家当几个弱项[特辑]](https://img.taocdn.com/s3/m/9c142a32cdbff121dd36a32d7375a417866fc198.png)
专家访谈:宋宜昌谈我国国防工业几个弱项目前,中国国防工业有哪些领域是最关键而又与发达国家差距较大的,是必须得集中精力突破的,如果突破不了,我们就会受制于人的?本次沙龙,宋宜昌先生选了五个重要领域并谈了看法。
定向凝固高温合金宋:中国如果要发展大飞机,发展更高性能的军机,必须要有大推力涡扇发动机。
发动机里最关键的是涡轮和压气机。
无论是商用的高涵道比涡扇发动机,还是军用的小涵道比涡扇发动机,都需要核心机,而且需要最好的发动机叶片。
叶片分涡轮叶片和压气机叶片。
涡轮叶片一般要在1500℃和接近15000转/分这种极大离心力的恶劣工况下运转,在这种条件下工作成千上万个小时,要求极高。
涡轮叶片工作温度高,负荷大,应力复杂,要求材料具有很强的热强性、抗冲击性、抗疲劳性、耐腐蚀能力及损伤容限特征。
它的工作温度已经超过钢铁承受的温度,只能用高温合金。
但高温合金在这么高的温度和这么大的离心力下要产生蠕动,一蠕动,叶片就要变形,很容易失效。
在这种恶劣工况下,过去我们用的是多晶体合金。
它的特点是:你把合金一弄断,看它的断面有很多闪亮的晶点。
这种晶格结构有缺陷的地方首先会断裂。
而单晶体合金就避免了多晶体合金的缺陷,它是均匀的整体,没有缺陷。
如采用定向凝固制造成定向单晶合金,就消除了晶界,可将使用温度提高一个台阶,约为30℃,从而使涡轮进口温度提高30℃-60℃左右。
它的整体辐射非常均匀,具有更高的疲劳寿命。
多晶体合金容易疲劳,在高温下容易沿着晶界产生裂纹,而单晶把这个条件提高了1~2个数量级。
在压气机叶片上,有很大的气动弹性,没有优秀的压气机叶片,承受不了气动弹性引起的疲劳和裂纹。
目前中国和国外这方面差距非常大,中国还没有民用涡扇发动机,都谈不上与国外的比较。
军用的有,原来是涡轮喷气,现在是涡轮风扇,但用不到一千小时就要大修。
西方的发动机使用寿命起码是一万个小时。
如果这个差距不赶上,即使造出飞机来,由于发动机使用寿命短,也影响飞机的出勤率。
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。
固体火箭发动机

固体火箭发动机固体火箭发动机定义与原理固体火箭发动机为使用固体推进剂的化学火箭发动机。
固体推进剂点燃后在燃烧室中燃烧,化学能转换为热能,生成高温高压的燃烧产物。
燃烧产物流经喷管,在其中膨胀加速,热能转变为动能,以极高的速度从喷管排出而产生推力。
固体推进剂有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。
固体火箭发动机组成固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管组件和点火装置等组成。
药柱是由推进剂与少量添加剂制成的中空圆柱体(中空部分为燃烧面,其横截面形状有圆形、星形等)。
药柱置于燃烧室(一般即为发动机壳体)中。
在推进剂燃烧时,燃烧室须承受2500~3500度的高温和102~2×107帕的高压力,所以须用高强度合金钢、钛合金或复合材料制造,并在药柱与燃烧内壁间装备隔热衬。
点火装置用于点燃药柱,通常由电发火管和火药盒(装黑火药或烟火剂)组成。
通电后由电热丝点燃黑火药,再由黑火药点火燃药拄。
喷管除使燃气膨胀加速产生推力外,为了控制推力方向,常与推力向量控制系统组成喷管组件。
该系统能改变燃气喷射角度,从而实现推力方向的改变。
药柱燃烧完毕,发动机便停止工作。
固体火箭发动机的优缺点分析及适用范围固体火箭发动机与液体火箭发动机相比较,具有结构简单,推进剂密度大,推进剂可以储存在燃烧到中常备待用和操纵方便可靠等优点。
缺点是“比冲”小(也叫比推力,是发动机推力与每秒消耗推进剂重量的比值,单位为秒)。
固体火箭发动机比冲在250~300秒,工作时间短,加速度大导致推力不易控制,重复起动困难,从而不利于载人飞行。
固体火箭发动机主要用作火箭弹、导弹和探空火箭的发动机,以及航天器发射和飞机起飞的助推发动机。
固体火箭发动机的关键设计固体火箭发动机药柱燃烧过程中燃面面积的精确计算在固体火箭发动机设计中一直占有重要地位,国内外学者对此也提出了很多计算方法,像通用坐标法、有限元素法和边界坐标法等,但这些方法基本都是数值法,其输入复杂,无法显示燃烧过程中燃面的精确变化,计算精度不高且容易产生燃面波动。
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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。
改性双基推进剂实现低特征信号并提高性能的主要技术途径有采用新型含能材料(含能粘合剂、氧化剂、增塑剂)组成新配方;选择适当的燃烧催化剂和燃速调节剂改善燃烧性能;合成新型、实用的键合剂提高力学性能;用新的工艺技术(双螺杆压伸技术)解决高固体含量带来的工艺问题。
(1)德国发展计划[2]①提供新型含能材料,如NENA、ADN、DNDA、叠氮化合物等;②借助新工艺制备新型材料并制定自己的技术标准,提供具有稳定、成熟的工艺条件的工业生产方式;③通过改变参数,如粒子尺寸、粒子形状、密度和分子形状,调节已制备的材料的性能;④运用现代化的检测手段和特殊的分析方法确定组份和配方的性能。
ICT计划在近期内进一步研究ADN的性能,完善加工ADN颗粒的工艺,建成公斤级ADN生产线;另外还将加强特殊用途的不敏感HMX,超细TATB或HNS的生产,在固体推进剂配方研究中采取平衡和优选措施,限定固体推进剂中HMX和硝酸酯加入量,选择合适的新型增塑剂、新型催化剂和先进的工艺方法,进一步提高固体推进剂的综合性能。
(2)美国发展计划[3]美国在高性能固体推进剂采用新型含能材料研制方面居世界领先地位。
美国合成了含能粘合剂GAP和高能氧化剂CL-20等新材料,按美国的方法(前苏联首次合成了ADN)制备了新型氧化剂ADN。
20世纪90年代末期,美国进一步改进了ADN、CL-20和GAP等材料的制备工艺,提高了性能,降低了价格,成功地进行了CL-20推进剂和GAP推进剂的火箭发动机试验。
目前,美国正在集中开发二氟化物、高氮化合物以及含金属的钠米材料等具有更高能量的推进剂新组份。
合理地利用这些新材料可使固体推进剂性能取得突破性的进展。
(3)法国发展计划[4]法国的SNPE公司研制的HEDM主要有:HNIW(CL-20)、ADN和GAP等,此外还有其他高能物质如TNO等。
其中CL-20年产量达1t,GAP年产量为1~3t。
法国特别重视少烟、微烟(或低特征信号)推进剂的研制,这类推进剂已在多种战术导弹中使用,推进剂品种有:CDBEDB推进剂、HTPB少烟推进剂、XLDB(高能微烟)推进剂及HEDM低特征信号推进剂等。
为了满足高能低特征信号推进剂的要求,SNPE公司研制了高能微烟推进剂,称之为Nitramites。
配方为:NEPE、RDX或HMX等,也可含一定量的AP,但推进剂冲击感度大,临界爆轰直径小(<10mm),难于满足钝感弹药(IM)的标准。
为了满足IM的标准,他们又开发了新的钝感推进剂,采用的技术为:①降低硝胺(RDX或HMX)含量;②用低敏感性的硝酸酯取代NG。
(4)日本发展计划[5]日本为提高推进剂的燃速,试制了11种复合推进剂试样,评价了其基本点火燃烧特性与压缩强度。
以硝酸三铵基胍(TAGN)为氧化剂、氢化硼化合物为燃料和燃烧催化剂,并在粘合剂中添加高分子量聚己内酰铵为组分的试样在密闭弹式容器中进行燃烧试验。
结果在压力49MPa时取得54m/s的燃速,在压力为98MPa时取得92m/s的燃速。
以该值为标准与典型的M30三基发射药燃速比较约提高1100倍。
而且在该压力范围的同组分其压力指数为1。
另外根据克鲁普(Krupp)着火点试验结果明确了该组份与M30相比,热感度较低,具有使用安全性能。
2.各种固体推进剂的研究现状与趋势21世纪固体火箭推进剂的主要发展目标是:一是低特征信号推进剂;二是钝感推进剂;三是能进行“灵活的能量控制”的凝胶推进剂、单室双(多)推力发动机装药及多脉冲发动机装药等。
目前,世界各国正在竞相研制钝感、低特征信号推进剂及凝胶推进剂,并取得了重大进展。
与国外先进水平相比,我国固体推进剂技术还比较落后。
以下介绍世界发展的几种主要推进剂:(1)改性双基低特征信号推进剂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,尤其是浇铸改性双基推进剂更有其有利条件。
改性双基推进剂能量高,燃速可调范围大,如果采取减少铝粉含量,VirginiaGAP(HPLO)发动机中成功地进行了点火实验;美国海军最新研制的CL-20高能、低特征信号推进剂(危险等级1.3)大大降低了撞击敏感性,与1.1级的HMX和RDX推进剂相比,CL-20基推进剂的烤燃反应更为温和,CL-20推进剂已成功地通过了战术导弹火箭发动机实验;俄罗斯在ADN的研制和应用方面居世界领先地位,据报道,俄罗斯已将ADN推进剂装在米格-29、苏-27战斗机所携带的部分空空导弹上,以及SS-24、SS-20和新型SS-27白杨-M机动洲际导弹上。
法国也在空空导弹,舰舰导弹上部分装备了新型钝感低特征信号推进剂。
改性双基推进剂中交联改性双基推进剂(XLDB)比较有应用价值,XLDB是由改性双基推进剂(CMDB)演变和发展起来的,综合性能优于以前使用的几种推进剂,具有能量高(理论比冲2597~2646N・s/kg)和力学性能较好的特点,是目前国外战略、战术导弹中装备的一种主要推进剂[6]。
几种典型的改性双基推进剂性能参数见表1。
20世纪70年代,美国研制成功XLDB推进剂,并于1981年装备部队,美远程潜地导弹三叉戟Ⅰ的第一、二、三级中全部采用高比冲、高密度的XLDB推进剂。
XLDB推进剂对战略导弹的射程和有效载荷的提高起了重要作用,尤其是在体积和高度受到限制的潜地型号中。
20世纪80年代,美、英、日、德、法等国将XLDB推进剂引入战术导弹领域。
美国改进型“陶-2”导弹的续航发动机因采用XLDB推进剂,发动机质量只增加0.57kg,而总冲提高约30%,使导弹射程由3000m提高到5000m以上。
日本第三代反坦克导弹中马特、地空导弹SAM1、空空导弹XAAM-1及XATM-3都采用了XLDB推进剂。
(2)凝胶推进剂凝胶推进剂是化学火箭领域中的一种新型推进剂,它兼具液体和固体推进剂的诸多优点,比液体推进剂更安全,比固体推进剂更能灵活控制推力。
凝胶推进剂实现了发动机“推力可调”和“钝感弹药”特性,提高了导弹射程,而价格仅比固体推进剂高30%。
美国1997财年的《国防技术领域计划》中重点提出了在近期内研制凝胶推进剂并进行发动机性能论证的计划。
美国航空喷气公司准备提供完全可供使用的凝胶推进剂火箭发动机,可能用于装备星球大战计划中“针对有限攻击的全球防御计划(GPALS)”的地基拦截导弹。
美国陆军研制的一种新型凝胶推进剂,能使自主导弹性能和可靠性得到提高,而且运输更安全,导弹更加灵活,射程也大大提高。
试验表明,采用凝胶燃料的长矛导弹是采用液体燃料的长矛导弹射程的两倍。
乌克兰波罗的海大学研制凝胶推进剂已有20年历史了,他们不仅研制出了成熟的凝胶推进剂,而且采用5200mm发动机进行了试验,预计将于近期内装备导弹系统。
20世纪60年代中期,我国就开展了螺压改性双基推进剂的研究,产生了P15、06、GP-19等一系列改性双基推进剂品种,为研制高燃速、高能和中能无烟推进剂奠定了技术基础,后来研制成功了171-25、171-30和GR-35等系列推进剂,并广泛用于各种武器。
为配合战略导弹发动机装药要求,我国研制了高能浇铸改性双基推剂配方,进行了直径300、480、1000大型发动机试验,试验表明推进剂能量特性达到国际先进水平。
近年又结合战术火箭导弹使用要求,进行了交联改性双基推进剂的研制。
(3)钝感低特征信号推进剂我国钝感、低特征信号推进剂研制采用的技术途径与国外大致相同,国外正在探索和研制的新型推进剂和新技术,我们都及时地进行了跟踪分析和探索研究。
我们已研制出GAP、CL-20、ADN和相对稳定的硝酸铵等新材料,开展了GAPAN、GAPHMX、NEPEAN、CL-20等推进剂的配方研究,GAPAN推进剂的理论比冲接近2450N.s/kg,已经达到或超过国外文献报道的性能水平。
从导弹武器推进剂系统及航天推进剂系统的发展趋势以及前面所述的固体推进剂发展现状,可归纳固体推进剂技术发展趋势为以下几点[7]:①在完成高能量密度材料的探索研究后,将加快新材料的应用研究,使固体推进剂配方能量表1 国外改性双基推进剂的主要性能指标[8]进一步提高,燃速和力学性能拓宽,满足新一代武器系统的要求;②进一步致力于低特征信号推进剂、低易损推进剂、“洁净”推进剂以及其他特种用途推进剂的研究;③发展胶凝推进剂技术,实现固体发动机的多次启动,达到能量的优化管理;④可靠性、安全性及低成本将是今后一段时间固体推进剂研究的重要内容;⑤充分利用固体推进剂技术,促进军事技术的和平利用。
3.固体推进剂在国防科技发展中的作用固体推进剂是陆、海、空各类导弹和火箭弹完成发射和推进的含能材料,固体推进剂的性能与武器的性能密切相关,是决定武器威力、精度和射程的关键技术[9]。