摘要:

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摘要:为了进一步探究具备不吸湿特性的新型二硝酰胺类含能离子盐（DBDN）的应用潜力，研究对DBDN合成路线进行了优化，并测得了定容燃烧热（Q_v），计算出其标准摩尔生成焓（Δ_fH^θ_m），通过RAMJ能量软件计算了其在改性双基（CMDB）推进剂和低特征信号推进剂中的能量特性，用Kissinger方程开展DBDN催化高氯酸铵（AP）热分解过程的动力学研究。实验结果表明，优化后较佳的DBDN合成条件为：反应温度为65 ℃，反应溶剂为无水乙醇/水（体积比10：1），反应时间为5 h。DBDN的Q_v和Δ_fH^θ_m值分别为-（13525.5±3.28） J·g^-1和-（17.36±0.24） kJ·mol^-1。计算结果显示，在CMDB推进剂配方中，DBDN取代8%~14%的AP性能增益明显。在低特征信号推进剂配方中，DBDN虽然会在一定程度上削弱能量性能，但同时其降低燃烧室温度（T_c）和尾焰温度（T_e）的能力分别是ADN的17倍和11倍，且产气中同样无HCl气体。此外，在AP中添加10%的DBDN，会使AP的高温热分解活化能下降27.5 kJ·mol^-1，有助于催化AP的高温热分解过程，表明DBDN还具备调节燃速和压强指数的应用潜力。

摘要:为实现中性大分子键合剂结构的均一性并提升其综合性能，设计合成新型单体丙烯酸氰乙酯（CEA），通过与丙烯酸羟乙酯（HEA）自由基共聚制备了新型中性大分子键合剂。采用红外光谱（FT-IR）、核磁共振（NMR）对单体及聚合物进行了结构表征，测定了羟值及玻璃化转变温度（T_g）。将键合剂应用于NEPE高能推进剂配方，考察了它对工艺及力学性能的影响。结果表明：CEA与HEA聚合活性匹配，聚合过程无需控制投料方式即可获得结构均一的共聚物。相较于传统中性键合剂，该键合剂使推进剂药浆屈服值和表观粘度分别降低至74.4 Pa与337 Pa·s，显著改善工艺性能，固化后药柱拉伸强度（0.98 MPa）与断裂伸长率（70.1%）分别提升22.5%与27.5%。

摘要:为了研究铝粉粒径和凝胶剂浓度对含能凝胶燃料流变性能的影响规律，以双丙酮-D-甘露糖醇为低分子凝胶剂，改变凝胶剂浓度、铝粉粒径及添加量，制备了系列JP-10基含能凝胶燃料。采用旋转流变仪系统测试了凝胶的稳态剪切特性、触变回复性能和动态振荡特性等，分析了凝胶剂浓度、铝粉浓度、铝粉粒径、温度以及表面活性剂浓度对体系流变行为的作用机制。结果表明，凝胶具有显著的剪切变稀特性，当剪切速率从0.01 s^-1增至100 s^-1时，表观黏度下降约4个数量级。提高凝胶剂浓度可同步增强凝胶的剪切黏度、触变回复率及屈服应力，使模量的频率依赖性增强。添加铝粉会明显增加凝胶黏度和松弛时间，且纳米铝粉的影响较微米铝粉更明显，并随着铝粉浓度的增加而提升。此外，表面活性剂和温度对凝胶流变性能也有一定的影响。随着表面活性剂浓度和温度的升高，凝胶体系的黏度、储能模量及耗能模量均呈现下降趋势。

摘要:为改善丁羟四组元复合固体推进剂的力学性能，本研究采用3-［2-（2-氨基乙基氨基）乙基氨基］丙基-三甲氧基硅烷（A1130）和脲丙基三乙氧基硅烷（A1160）对HMX及强约束HMX（qy-HMX）进行表面包覆改性，并应用于固体推进剂中。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）和差示扫描量热法-热重分析（DSC-TG）表征样品形貌结构和性能；通过电子万能试验机和动态热机械分析仪（DMA）评估硅烷包覆层对推进剂力学性能及界面特性的影响。结果表明，两种硅烷均能在晶体表面形成连续包覆层，晶型未改变；硅烷包覆抑制了HMX转晶，提高了相稳定性，HMX@A1130和HMX@A1160相变温度分别提升了2.3 ℃和9.8 ℃。力学测试表明，两种硅烷能有效提高推进剂在低温（-50 ℃）条件下的抗拉强度，A1130改性的推进剂在-50 ℃、500 mm·min^-1下的黏附指数由1.52降至1.24；在-50 ℃/10 mm·min^-1工况下，HMX@A1130和HMX@A1160改性推进剂的抗拉强度分别提升29.9%和31.6%，最大延伸率分别提升57.8%和125.3%。DMA结果表明，A1130改性推进剂的损耗因子tanδ峰值由空白配方的0.51降至0.47，降低了体系低温范围内的tanδ值，表明“脱湿”现象得到改善，断面形貌分析与拉伸及DMA测试结果一致。说明两种硅烷偶联剂的加入具有较显著的界面改性作用，A1130能抑制端羟基聚丁二烯HTPB体系的界面“脱湿”。

摘要:固体火箭发动机粘接界面是其薄弱部位，会发生界面脱湿和内聚破坏等，分析粘接界面细观损伤演化过程是开展发动机失效评估的基础。利用原位加载装置和高分辨显微CT系统，开展了绝热层/衬层/推进剂粘接界面的原位扫描成像试验，获得了其内部三维显微数字图像，分析了细观损伤模式和演化过程，采用数字体图像相关方法（DVC）对原位拉伸条件下的粘接界面变形场进行了计算。结果表明，在外部载荷作用下，粘接界面中衬层/推进剂附近的变形较其他位置大，当外界应变为6%时，由于颗粒和基体变形的不均匀，导致颗粒与基体界面发生脱湿，产生微孔洞；当外界应变达到20 %时，微孔洞聚合导致界面的损伤破坏。DVC方法实现了粘接界面内部位移场和应变场的计算，给出了拉伸过程中粘接界面变形特点和应变分布，衬层/推进剂附近是拉伸过程中的应变集中区，也是损伤破坏发生的部位。

摘要:为了优化固体推进剂的燃烧性能以改善发动机的燃烧稳定性，以异质结构准一维燃烧模型（HeQu1-D）为基础，考虑丁羟四组元推进剂细观异质结构及非稳态传热过程，建立了丁羟四组元推进剂细观异质结构燃烧响应理论模型，并基于T型燃烧器试验进行了验证。针对不同氧化剂粒度、AP级配及铝粉含量变化下的丁羟四组元推进剂配方，在工作压强为12 MPa，扰动频率为250~2000 Hz条件下进行了计算分析，探究了组分含量、粒径级配、外部环境等变化条件下推进剂燃烧响应特性的变化规律。结果表明，模型能有效预示丁羟四组元推进剂在不同扰动频率下的燃烧响应特性，计算结果与实验拟合曲线的误差值最大为5.34%。调节AP和NA的粒度能明显改变推进剂的燃烧响应特性，且小粒径AP与大粒径NA更有助于推进剂的稳定燃烧。在组分含量方面，10%的AP被替换为RDX后，压力耦合响应函数峰值增大0.15，峰值频率减小25 Hz；10%的AP被替换为HMX后，压力耦合响应函数峰值增大0.43，峰值频率减小85 Hz。

摘要:提高装药结构完整性对保障固体火箭发动机工作稳定性有重要意义。对HTPB推进剂粘接试件开展多角度拉伸加载试验，拉伸过程中使用双目相机结合三维数字图像相关方法对粘接试件的变形场进行分析；根据试件的细观结构，基于颗粒脱湿、基体断裂以及粘接界面脱粘三种损伤模式，建立了粘接试件的细观内聚力模型并进行数值模拟分析。探索了不同拉剪应力状态下黏接试件的损伤演化规律、开裂机理以及破坏形式。试验结果表明：HTPB推进剂粘接试件在拉剪混合应力状态下更容易发生损伤，随着拉伸角度的增大，试件的承载能力下降并且会产生更大的拉伸位移；临界状态时推进剂粘接试件应变较大的区域即是宏观裂纹萌生的位置。数值模拟结果表明：第一主应力是影响固体推进剂裂纹产生的主要因素并且当第一主应力值大于0.548 MPa时会导致裂纹的萌生；拉伸角度越小，推进剂内部颗粒与基体越容易发生脱湿；拉伸角度越大，推进剂/衬层界面越容易脱粘并且裂纹扩展的位置越靠近推进剂/衬层界面。

摘要:为了探究端面电流密度对硝酸羟胺基电控固体推进剂（HAN-ECSP）燃烧性能的影响，通过改变HAN-ECSP与Cu电极的接触面积比调节推进剂一端的端面电流密度，对其分解产气性能、燃烧性能及燃烧启停性能进行研究。结果表明，当推进剂与电极阴极接触的端面电流密度较大时，推进剂的燃烧性能改善显著。然而，过小的有效接触面积会导致局部电流密度过高，可能引发电极损坏。因此，电极阳极和阴极与推进剂的最佳接触面积比为1∶0.4。相较于未更改电极与推进剂的接触面积时，推进剂与电极阴极接触的端面电流密度从301 A·m^-2增至2466 A·m^-2。通过产气和燃烧性能测试，端面电流密度增大了2165 A·m^-2后，推进剂的产气总压强提高了4.8倍，产气速率提高了12倍，点火延迟时间从3.13 s降至0.76 s，质量燃烧速率从0.07 g·s^-1增至0.22 g·s^-1。并且在此端面电流密度下，推进剂依旧保持了出色的电控启停性能。

摘要:为研究自熄火固体推进剂燃烧性能并揭示增压熄火机理，使用丁二酸二辛酯磺酸钠（AOT）作为熄火控制剂制备了HTPB/AOT/AP自熄火固体推进剂，并对推进剂燃速、燃烧波结构、火焰形态和熄火燃面形貌等进行了实验表征。实验结果表明：AOT使推进剂在10 MPa以下的压强指数由0.37降低至-1.36，其中压强接近临界熄火压强时燃速由5.9 mm·s^-1降低至2.9 mm·s^-1，推进剂在压强增大至10 MPa时自熄火，压强更高时仍无法自持燃烧；压强接近临界熄火压强时，推进剂燃面上覆盖了厚度约230 μm的熔融层，降低了推进剂燃面温度和气相温度梯度，与2 MPa时相比，燃面温度由865 K降低至420 K，气相温度梯度由74.9 K·μm^-1降低至0.19 K·μm^-1；揭示了自熄火固体推进剂增压熄火机理，即AOT使推进剂表面覆盖较厚的熔融层，阻碍气相火焰对燃面的热反馈，降低燃面温度和凝聚相反应速率，最终导致推进剂无法自持燃烧而熄火。

摘要:核壳结构能有效抑制Al基复合材料燃烧产生的大颗粒Al凝团，提升Al粉释能效率，改善Al粉的点火性能和燃烧释能特性。本研究从核壳结构Al基复合材料的特点出发，介绍了核壳结构Al基复合材料的研究进展，讨论了核壳结构Al基复合材料的常用制备方法，分析了不同组成对核壳结构Al基复合材料的燃烧性能、能量释放效率以及稳定性等方面的影响，并给出核壳结构Al基复合材料潜在的应用与发展方向：优化核壳结构制备技术并实现规模化生产的同时，调控包覆材料组分或在基体-包覆层界面构筑功能化介层，可有效改善材料燃烧过程中的传质传热特性。

摘要:聚叠氮缩水甘油醚（GAP）作为一种含能聚合物，具有能量高和成膜性能好等特点，在推进剂、炸药等领域有广泛应用前景。综述了GAP合成工艺优化、GAP改性技术、GAP基含能热塑性弹性体（ETPE）及具有自修复功能的GAP基ETPE等方面的最新研究进展。分析了GAP两种合成方法，提出了发展安全、绿色、高效的GAP合成路线及现有优化工艺的完善与工程化应用是发展方向。针对GAP低温力学性能差、结构无规等问题，重点综述了共聚改性、互穿网络技术、微波辐射技术及氟化聚合物对GAP力学性能、热稳定性等方面的提升效果，提出了发展低成本改性工艺、深入研究GAP改性材料的长储性和环境适应性是推动改性GAP工程化发展的方向。综述了GAP基ETPE结构调控对力学性能、热稳定性和玻璃化转变温度的影响；特别是针对具有自修复功能的GAP基ETPE，国内外学者通过引入动态共价键和超分子作用机制，实现了对微缺陷的主动修复，显著提高了推进剂和炸药的力学性能与环境适应性。

摘要:三氢化铝（AlH₃）具有含氢量高、燃烧热值高、燃气分子量低等优点，一直被视为复合固体推进剂及炸药等领域理想高能燃料之一。研究系统综述了AlH₃的制备方法、稳定化改性及应用研究进展，基于晶型控制、粒径调控、纯度优化等不同维度对比分析不同制备方法优劣特性，归纳总结了AlH₃稳定化技术的最新研究动态及含AlH₃固体推进剂在体系相容性、燃烧性能等方面的研究现状，探讨了AlH₃未来工程化应用面临的挑战，并对AlH₃作为高能燃料亟需开展的研究方向进行了展望：重点开展液相合成路径合成参数高通量筛选、转晶多相体系传热精准调控、合成过程安全控制研究，实现高品质AlH₃安全放大制备；开展AlH₃稳定化多尺度建模和性能预测，推动稳定化工作由“经验试错”向“智能设计”转型；多尺度解析AlH₃的湿热稳定性及与推进剂组分相容性，开展适配推进剂材料体系的设计与筛选，依靠材料体系创新解决根源问题。