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。

国外复合固体推进剂连续混合装药工艺的研发及应用前景和常规的固体推进剂生产批次混合技术相比，在成本、安全以及推进剂效能方面连续混合工艺具有非常明显的优势。

通过对国外固体推进剂连续混合技术方的研究工作进行整合，充分闡明了连续混合装药技术的开发情况和使用前景，对连续混合装药技术的关键技术和优点进行了充分分析。

标签：固体推进剂；连续混合；浇注1 连续混合装药技术工作原理和关键技术1.1 连续混合装药技术工作原理利用连续式双螺杆机器混合多种组分，药浆经质量比较高的流动速度直接浇注到包覆壳体中。

利用双螺杆技术对推进剂进行制造过程中，各种组分的设备都需要准确调整进给率，以此来保证配方的正确性。

1.2 连续混合装药技术关键技术①调整推进剂组分需利用双螺杆混合工艺；②在连续混合操作过程中需再次填充化合物；③对在线计算供料监控技能予以精确；④混合推进剂并消除其中的气体；⑤推进剂药柱从双螺杆出料口直接浇注；⑥在开展两次浇注工作之间需将设备清理干净。

2 连续混合装药技术应用前景促使连续混合和浇注技术达到标准技术成熟水平，并挑选此技术研发发动机，是CNES资助双螺杆连续混合验证项目最主要的目的：①直接浇注的推进剂流动速度需根据比例逐渐增加这是需要证明的，也就是以小时为单位几百公斤或者是几吨都具有可行性；②推进剂性能在整个浇注时期内所要达到的标准要提供保障；③致力于研究双螺杆上游不同供料机器或机械设备在发生短暂性故障之后需要实行降级运行的解决对策；④创建一个具备特定规模并且布局完整的场地，并对其运营期间产生的成本进行估算。

此项目主要可分为三个主要验证环节：2.1 DEMO1验证器在30小时的工作时间内对连续混合工艺的稳定性进行验证是DEMO1的主要目的。

检验过程中要使用手动再投料的材料容器。

在进行测试过程中由于对存在差异的缩比发动机进行浇注，装药量为10～50kg不等，对其弹道性能展开评估，并表征其力学性能和流变性。

2.2 DEMO2验证器需要对目前具备的试生产设备展开升级，使用自动填充系统。

固体推进剂成型工艺
1.原料准备：根据固态推进剂的成分配比，将各种原材料按照一定比例混合，加入适量的添加剂和活性剂，并进行筛选、研磨等前期处理。

2. 烘干：将原材料在一定温度下进行烘干处理，以去除水分和有机溶剂等。

3. 混合：将经过烘干处理的原料进行混合，采用不同的混合方式，如干混、湿混、熔混等。

4. 压制成型：将混合后的原料进行压制成型，通常采用压制成型机进行加压成型，以达到所需的密度和形状。

5. 后续加工：将成型后的固态推进剂进行后续处理，包括烘干、烧结、表面处理等，以获得所需的性能和质量。

固态推进剂成型工艺对于固体火箭发动机的性能和可靠性具有重要影响，因此需要严格控制每个工艺步骤的参数，保证成型质量的稳定性和一致性。

同时，随着工艺技术的不断发展，越来越多的新型材料和加工工艺被应用到固态推进剂成型中，使固态推进剂的性能得到了不断提高和优化。

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