固体推进剂成型工艺

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。

双基推进剂双基推进剂通常加入燃烧催化剂、制造工艺、燃烧性能和溶剂或助剂性质的不同可分为不同的类型。

按加入燃烧催化剂的不同区分，可分为不同的品号：加入石墨的称为双石推进剂（SS）；加入氧化铅的称为双铅推进剂（SQ）；加入氧化铅的称为双铅推进剂（SQ）；加入氧化钴的称为双钴推进剂（SG）；加入氧化镁的称为双芳镁推进剂（SFM）。

这些推进剂统称普通双基推进剂。

按成型工艺不同可分成两种：一种是挤压成型或压伸成型（用螺旋式压伸机或柱塞式压伸机）工艺制成的推进剂称为压伸双基推进剂；另一种浇铸成型工艺制成的推进剂称为浇铸双基推进剂。

按燃烧性能区分，在不定期下的压力范围内实现燃速压力指数小于0.2并接近于零，产生平台燃烧的推进剂称双基平台推进剂；随着发动机工作时间的延长，推进剂燃速下降，其压力在一定范围内蒙古自治区降低产生麦撒燃烧，这种推进剂称为麦撒双基推进剂。

按燃烧速度区分，在常温、压力6.68MPa 条件下，燃烧度速度为25mm/s以上的推进剂称为高燃烧速度推进剂；在常温、6.68MPa条件下，燃烧速度为5mm/s以下的推进剂称为低燃烧速度推进剂，按是否加入挥发性溶剂区分，加入丙酮等挥了性溶剂的称为柯达型双基推进剂或含挥发性溶剂双基推进剂；不加挥发性溶剂的称巴利斯太双基推进剂或无溶剂压伸双基推进剂。

双组分中加入吉纳，称吉纳双基推进剂，如我国171推进剂。

双基推进剂的主要成分是硝化纤维和硝化甘油，它们的性能决定着陆以基推进剂的性能，双基推进剂的突出优点是质地均匀，结构均匀，再现性好，能满足战术火箭和导弹的需要。

双基推进剂具有固体推进剂的一般性能，符合对固体推进剂的一般要求，即能量高，密度一般在1.54～1.65g/cm3，实际比冲一般为1666～2156N.s/kg；良好的燃烧性能、燃烧速度一般为5～40mm/s（6.86MPa），燃烧速度压力指数可接近于零；良好的力学性能；良好的内弹道性能；工艺性能好；较好的安定性；原料来源广泛，价格低廉，经济性好，其他特殊要求，如少烟或无烟，爆温低，低燃烧速度等。

固体推进剂成型工艺
固体推进剂成型工艺是制造固体火箭发动机必须掌握的核心技
术之一。

固体推进剂成型工艺主要包括混合、成型、固化和加工等环节。

混合阶段是将推进剂原材料按照一定比例混合均匀，以保证推进剂的化学反应符合设计要求；成型阶段通过压制或挤出等方式将混合好的推进剂成型成具有一定形状和尺寸的燃烧体，以满足火箭发动机的空间和重量限制；固化阶段是将成型好的推进剂进行固化处理，以保证其在运输和储存过程中稳定性和安全性；加工阶段则是对成型好的固体推进剂进行必要的加工处理，如切割、钻孔等，以满足火箭发动机的具体需求。

固体推进剂成型工艺的精细化和自动化程度越来越高，将为固体火箭发动机的性能提升和应用领域的拓展提供有力支持。

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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。

丁羟复合固体推进剂的生产工艺流程
丁羟复合固体推进剂的生产工艺流程主要包括以下步骤：
1. 固体原材料预烘：将高氯酸铵和铝粉过筛，高氯酸铵放于60℃~70℃烘箱，铝粉放于50℃~60℃烘箱，预烘12h以上。

2. 称量、预混：按质量配比要求，称取各种原材料，将压强指数调节剂、粘合剂、增塑剂、燃速催化剂键合剂、补强剂、固化催化剂和防老剂进行预混，然后加入铝粉预混。

3. 混合：在预混药浆中分次加入氧化剂混合均匀，加入固化剂混合，采用立式混合机混合制成工艺性能优良的推进剂药浆。

4. 将黏合剂（端羟基聚丁二烯）与直径约1～50μm的固体燃料（钛粉、铝粉、镁铝合金粉、铝锌合金粉一种）在30～40℃升温情况下采取接连混合，待黏合剂完全浸润固体燃料后，停止升温并混入热引发剂、光引发剂、直径约10～120μm的氧化剂及固化催化剂，在真空情况下捏合均匀。

请注意，上述流程仅供参考，实际生产中可能因不同厂家工艺不同而有所差异。

固体火箭发动机材料与工艺固体火箭发动机是一种使用固态推进剂作为燃料的火箭发动机。

它具有结构简单、启动可靠、推力大等特点，因此在航天领域得到广泛应用。

固体火箭发动机的核心部分是固体火箭发动机燃烧室和喷管，它们的材料和工艺对于发动机的性能至关重要。

固体火箭发动机的主要材料包括燃料、连接结构和阻尼材料。

其中，燃料是最重要的材料之一，通常使用的是含有活性成分的固体推进剂。

常见的固体推进剂包括硝酸胺和三硝基甲苯。

硝酸胺是一种无机盐，具有氧化剂的性质，能够提供大量的氧气来与燃料发生反应，从而产生巨大的推力。

三硝基甲苯是一种有机化合物，具有高能量密度和高燃烧速度的特点，被广泛应用于固体火箭发动机中。

连接结构是固体火箭发动机的另一个重要部分。

由于固体火箭发动机在燃烧过程中会产生很高的温度和压力，连接结构需要具备优良的耐热和耐压性能。

常用的连接结构材料包括高温合金、陶瓷材料和复合材料。

高温合金具有良好的耐高温、耐氧化和高强度的特点，非常适合用于固体火箭发动机连接结构。

陶瓷材料具有优异的耐高温性能，可以在极端的工作环境下使用。

复合材料由两种或多种材料的复合体组成，具有重量轻、强度高和阻燃性能好等特点，可以有效减轻整个发动机的重量。

阻尼材料主要用于稳定火箭发动机的传播和振动。

它们需要具备良好的耐热性能和低热膨胀系数，以确保在高温和高压的环境下仍能发挥正常的阻尼效果。

常用的阻尼材料包括橡胶和聚合物。

橡胶具有良好的柔性和弹性，可以有效吸收和传导火箭发动机产生的振动和冲击力。

聚合物具有轻质、耐高温和抗腐蚀等特点，被广泛应用于固体火箭发动机的阻尼材料中。

固体火箭发动机的制造工艺主要包括混合、成型和固化等过程。

混合是将固体推进剂和其他辅助材料进行混合，形成均匀的燃料。

成型是将混合好的燃料装入发动机的燃烧室和喷管中，使其具备所需的形状和尺寸。

固化是通过加热或化学反应使燃料固化，以提高其稳定性和耐高温性能。

总之，固体火箭发动机材料和工艺在设计和制造过程中起到至关重要的作用。

国外固体推进剂装药工艺安全性技术分析随着航天技术的不断发展，固体推进剂在火箭发动机中的应用越来越广泛。

固体推进剂具有结构简单、可靠性高、易于储存运输等优点，因此备受广泛关注。

在固体推进剂的生产和装药过程中存在一定的安全隐患，因此对固体推进剂装药工艺的安全性技术进行分析是十分重要的。

本文将从国外的角度出发，对固体推进剂装药工艺的安全性技术进行分析，并提出一些建议。

一、固体推进剂生产工艺中存在的安全隐患在固体推进剂的生产工艺中，存在着一些安全隐患。

固体推进剂的原料非常复杂，其中包括了一些易燃易爆的化学物质，一旦操作不当就可能会引发火灾或爆炸事故。

在固体推进剂的混合过程中需要进行多次的机械搅拌和加热处理，这就增加了工艺操作中的安全风险。

固体推进剂的成型过程中，也存在着一定的安全隐患，因为这个过程需要进行高温加热和高压压制，这样就容易导致设备失效和操作人员受伤。

固体推进剂的生产工艺中存在着一些安全隐患，必须引起足够的重视。

为了解决固体推进剂生产工艺中存在的安全隐患，国外的一些企业和机构不断进行技术创新，推出了一些安全性技术。

针对固体推进剂生产工艺中的易燃易爆问题，国外企业引进了先进的安全生产设备和技术，如采用自动化控制系统、专业化的操作流程，以及完善的安全管理制度等，从而最大程度地降低了安全风险。

对于固体推进剂的混合搅拌和加热过程，国外企业采用了更加安全稳定的工艺方法，如采用闭式搅拌设备、设置防爆装置、使用专门的防爆材料等，有效地提高了工艺操作的安全性。

在固体推进剂成型过程中，国外企业还引进了先进的成型设备和工艺技术，如采用热压成型技术、使用高强度材料等，以确保固体推进剂成型过程的安全稳定。

通过国外固体推进剂装药工艺安全性技术的研究和实践，我们可以得到一些启示。

在固体推进剂的生产工艺中，安全必须放在第一位，企业应当加强安全管理意识，制定详细的安全管理制度和操作规程，严格执行各项安全规定。

在固体推进剂的生产工艺中，企业应当引进先进的生产设备和工艺技术，尽可能地减少人为操作对安全的影响。

多种火箭燃料制备方法火箭燃料是使火箭运载工具得以发射和提供动力的关键部分。

火箭燃料必须具备高能量密度、高燃烧速度和可控制的燃烧过程等特性。

目前，主要有固体火箭燃料和液体火箭燃料两种类型。

下面将详细介绍这两种类型的火箭燃料以及它们的制备方法。

1.固体火箭燃料固体火箭燃料是以固体形式存在的燃料，其制备方法相对简单，具有贮存、操控和使用的方便性。

固体火箭燃料的制备过程可以分为三个主要步骤：预混、压制和成型。

预混：固体火箭燃料的主要成分是燃料颗粒和粘结剂。

在预混过程中，燃料颗粒被加入到粘结剂中，并经过高速搅拌混合。

常用的燃料颗粒有镁粉、铝粉等，常用的粘结剂有热塑性和热固性两种。

热塑性粘结剂是指在升高温度后变为流体状态，流动性好；热固性粘结剂是指在升高温度后通过化学反应固化成为固体状态。

压制：混合好的燃料和粘结剂形成的糊状物被压入型腔中，通过施加压力来获得所需形状。

压制的目的是获得均匀、致密的燃料体，以提高燃烧效率。

成型：经过压制的固体火箭燃料体需要进行固化和成型处理。

在固化过程中，热固性粘结剂将通过化学反应变为固体，并与燃料颗粒形成牢固的结合。

成型是指将固化后的燃料体进行加工和整形，以满足具体使用需要。

2.液体火箭燃料液体火箭燃料是以液体形式存在的燃料，具有高能量密度和可调节的燃烧速度等优点。

液体火箭燃料的制备方法相对复杂，涉及到多个步骤和成分。

液体燃料和液氧配制：液体火箭燃料的主要成分是燃料和氧化剂。

常用的燃料有煤油、液氢、液氧等，而常用的氧化剂是液氧。

这两种成分需要按照一定比例配制，以获得最佳的燃烧性能。

燃料舱设计：液体火箭燃料需要储存在燃料舱中。

燃料舱的设计考虑到燃料的储存和供应，以及燃烧时产生的热量和气体的排放等因素。

燃料舱控制系统：液体火箭燃料的供应和控制需要通过燃料舱控制系统完成。

该系统包括液体燃料和液氧供应系统、燃料阀门和喷嘴系统等。

燃烧过程控制：液体火箭燃料的燃烧过程需要可控制和调节的燃烧室和喷嘴。

固体火箭发动机原理第一章绪论1.1绪论火箭发动机：自身携带燃料和氧化剂的喷气发动机（推进剂燃烧不需要依靠空气中的氧气）吸气发动机：自身只携带燃料，燃烧所需要的氧化剂需要吸收空气中的氧气，吸气发动机只能在大气层中工作。

固体火箭发动机（solid propellant rocket engine）:使用固体推进剂，燃料和氧化剂预先均匀混合液体火箭发动机（liquid propellant rocket engine）:使用液体推进剂（由液态燃料和液态氧化剂组成），常见的有单组元推进剂——肼，以及双组元推进剂——液氢和液氧1.2 固体火箭发动机的基本结构和特点固体火箭发动机的基本结构：固体推进剂装药、燃烧室、喷管、点火装置。

固体火箭发动机的类型：固体、液体、固液混合火箭发动机固体推进剂（是固体火箭发动机的能源和工质）种类：双基、复合、复合改双基推进剂装药方式：自由装填（通常需要挡药板使药柱固定）、贴壁浇注包覆层：用阻燃材料对装药的某些部位进行包覆，以控制燃烧面积变化规律燃烧室（是固体火箭发动机的主体，装药燃烧的工作室）特点：有一定的容积，且对高温高压气体具有承载能力材料：合金钢、铝合金、或玻璃纤维缠绕加树脂成型的玻璃钢结构形状：长圆筒型热防护法：在壳体内表面粘贴绝热层或采用喷涂法喷管（是火箭发动机的能量转换部件）拉瓦尔喷管：由收敛段、喉部、扩张段组成中小型火箭多采用锥形拉瓦尔喷管（收敛段和扩张段均为锥形）大型火箭一般使用特型拉瓦尔喷管（扩张段为双圆弧、抛物线等）喷管基本功能：1.通过控制喷管喉部面积大小以控制排出的燃气质量流率，以控制燃烧室内燃气压强2.利用先收敛后扩张的喷管结构使燃气由亚声速加速到超声速喉部材料：（喷喉处工作环境恶劣，常发生烧蚀或沉积现象），需采用耐高温耐冲刷的材料，石墨、钨渗铜等点火装置（提供足够的热量和建立一定的点火压强，使装药的全部燃烧表面瞬时点燃，尽早进入稳态燃烧）组成：电发火管+点火剂（烟火剂或黑火药）或点火发动机（尺寸较大的装药）固体火箭发动机的特点：优点：1.结构简单（固体火箭发动机最主要的优点）。

固体⽕箭发动机壳体固体⽕箭发动机壳体成型⼯艺固体⽕箭发动机是当今各种导弹武器的主要动⼒装置，在航空航天领域也有相当⼴泛的应⽤。

它的特点是结构简单，因⽽具有机动，可靠，易于维护等⼀系列优点，⾮常适合现代化战争和航天事业的需要。

但是固体⽕箭发动机部件在⼯作中要承受⾼温，⾼压和化学⽓氛下的各种复杂载荷作⽤，因此其材料通常具有极优异的性能，往往代表着当代材料科学的最先进⽔平。

固体⽕箭发动机壳体既是推进剂贮箱⼜是燃烧室，同时还是⽕箭或导弹的弹体，因此，在进⾏发动机壳体材料设计时，要考虑以下⼏个基本原则：(1)固体⽕箭发动机壳体就其⼯作⽅式来讲，是⼀个内压容器，所以壳体承受内压的能⼒是衡量其技术⽔平的⾸要指标；(2)发动机壳体是导弹整体结构的⼀部分，所以⼜要求壳体具有适当结构刚度；(3)作为航天产品，不仅要求结构强度⾼，⽽且要求材料密度⼩；(4)发动机点⽕⼯作时，壳体受到来⾃内部燃⽓的加热，⽽壳体结构材料，尤其是壳体结构复合材料的强度对温度敏感性较强，所以，在设计壳体结构材料时，不能仅限于其常温⼒学性能，⽽应充分考虑其在发动机⼯作过程中，可能遇到的温度范围内的全⾯性能。

结构图⼀、选材1.1、增强纤维：碳纤维固体⽕箭发动机壳体要求复合材料具有⾼的⽐强度，⽐模量和断裂应变。

各种纤维相⽐，碳纤维具有密度⼩，拉伸模量和⽐模量⼤；耐磨耐疲劳等机械性能优秀；耐腐蚀性能好；热膨胀系数⼩，导热率⾼，⾼温下尺⼨稳定性好，不燃，分解温度⾼；具有润滑性；层间剪切强度及纤维强度转化率都⽐较⾼，不易产⽣静电聚集，使⽤温度⾼，不会产⽣热失强，并有吸收雷达波的隐⾝功能等优点。

飞机结构材料要求轻质⾼强，耐疲劳、耐腐蚀性能好，尺⼨稳定，所以碳纤维是最理想的材料。

拉伸模量为262~320GPa，拉伸强度在5GPa左右，断裂延伸率约为1.7%的⾼强中模碳纤维是理想的壳体增强材料。

碳纤维复合材料壳体PV/W值是Keclar49/环氧的1.3~1.4倍，可使壳体质量再度减轻30%，使发动机质量⽐⾼达0.93以上。