Page 42 - 《含能材料》优秀论文（2019年）

三 氢 化 铝 合 成 及 应 用 评 价 技 术 进 展 323

烧表面，并在第一火焰区燃烧，脱氢后的铝颗粒在尾流
中燃烧。
唐根等 ［41］ 考察 AlH 对固体推进剂实测比冲的增
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益作用，通过标准 φ165 mm 固体火箭发动机同台热试
车对比了 Al 粉含量为 18% 的固体推进剂配方和 3%Al

粉、15% AlH 的固体推进剂配方的标准实测比冲，测
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试结果见表 2。采用 15% 的 AlH 取代 Al 粉，推进剂的
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标准理论比冲由 270.4 s 提高至 280.1 s，提高幅度为
9.7 s；推 进 剂 的 标 准 实 测 比 冲 由 252.8 s 提 高 至
a. dependence of specific impulse and
261.3 s，提高幅度为 8.5 s。测试结果表明，AlH 用于
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density on mass content of AlH 3
固体推进剂可显著提高推进剂的标准实测比冲，具有
良好的应用效果。

表 2 标准 φ165mm 固体火箭发动机热试车结果 ［41］
Table 2 The hot⁃fire test results from a standard φ165mm
rocket engine ［41］
theoretical measured specific impulse
Al/AlH 3
content specific impulse/s specific impulse/s efficiency /%
18/0 270.4 252.8 93.49
3/15 280.1 261.3 93.29
b. dependence of combustion temperature and
average molecular mass of combustion gas
5 展 望
on the mass content of AlH 3
图 8 AlH 3 取代 Al 粉对固体推进剂性能的影响 ［49］
Fig.8 The change of performances for the propellants upon 综上所述，AlH 含氢量高、燃烧产物分子量小、热
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［49］ 分解温度相对较高，是一种很有希望的高能燃料，部分
substitution of Al powder by AlH 3
替代铝粉应用于固体推进剂配方可显著提高推进剂比
Deluca ［45］ 等对 AlH 推进剂配方的相关应用进行
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冲。相关研究结果表明，AlH 的制备方法存在着放大
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了总结研究。使用 AlH 代替 Al 的固体推进剂具有较
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低的燃温，且燃烧后的气体具有较低的平均分子量。 困难的问题，AlH 受到热、光、湿气的影响会出现分解
通过对比两个优化的配方（AP/HTPB/Al vs. AP/HTPB/ 会影响其老化性能，而与固体推进剂部分组份存在相
容 性 差 的 问 题 会 带 来 配 方 机 械 感 度 增 高 。 为 推 进
AlH ），由于 AlH 的密度较低，其体积比冲则增加的不
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AlH 的工程化制备和应用，在未来一段时间内，应重
是 很 明 显 ，燃 温 由 铝 粉 推 进 剂 的 3912 K 下 降 到 3
点瞄准以下几个方面开展相关研究工作：
3310 K，而令人欣喜的是 AlH 的引入大概可增加 20 s
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的比冲。因此，他们认为 AlH 的引入对混合固体火箭 （1）以乙醚法合成作为主要制备途径，重点解决
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发动机有实质性的增益，可以给对较高阶段的空间发 工程化放大的安全和质量控制问题，通过工艺优化可
稳定制备高纯度高晶型品质的 α⁃AlH ；
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射带来较高的效率。
（2）瞄准解决 AlH 与其它高能组分相容性问题，
4.3 含 AlH 3 推进剂配方燃烧特性研究及能量验证 3
通过 AlH 的表面处理或包覆等技术途径，提高 AlH 在
Glumac ［50］ 等研究了在升高温度下 AlH 的脱氢速 3 3
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率问题，实验在 0.85 MPa 条件下使用一个震激管进 高能固体推进剂的适用性；
（3）开展 AlH 的配方应用研究工作，针对含 AlH
行 。 他 们 认 为 ：AlH 的 燃 烧 分 为 脱 氢 和 氧 化 两 步 进 3 3
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行，脱氢反应：AlH →Al+3/2H 和氧化反应：Al+3/4O 2 推进剂配方安全性能、储存老化性能的关键技术开展
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工作，提高含 AlH 推进剂的实用化水平。
→1/2Al O 。α⁃AlH 在 1500 K 下在 100 μs 的时间内 3
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完成脱氢反应，5~10 μm 的 α⁃AlH 脱氢速率远大于点 参考文献：
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火和燃烧，α⁃AlH 快速脱氢释放出来的 H 非常接近燃 ［1］ Finholt A E，Bond A C，Schlesinger H I. Lithium aluminum hy⁃
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CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2019 年 第 27 卷 第 4 期 （317-325）