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HTPB推进剂装药工艺研究及力学性能预测1、引言HTPB（羟基终止聚丁二烯）推进剂是一种重要的固体火箭推进剂，具有高能量、高比冲等优点，被广泛应用于航空航天领域。
装药工艺和力学性能的研究对于提高固体火箭发动机的可靠性和性能具有重要意义。
本文旨在探讨HTPB推进剂的装药工艺研究及力学性能预测。
2、装药工艺研究2.1 组分配比HTPB推进剂的组分配比是决定其性能的重要因素之一。
合适的组分配比能够保证推进剂在发动机工作过程中具有较好的燃烧性能和稳定性。
通过实验方法和数值模拟相结合的手段，可以确定最佳的组分配比。
2.2 装药密度控制装药密度是指推进剂在装药过程中在发动机绞盘中所占的体积与实际装药体积之比。
合理的装药密度有助于提高火箭发动机的推力和燃烧效率。
装药密度的控制可以通过调整装药工艺参数，如振实频率、振实时间等，并结合数值模拟进行优化。
3、力学性能预测3.1 燃烧速度预测燃烧速度是评估推进剂燃烧性能的重要指标之一。
根据燃烧过程中的热力学和动力学原理，可以建立数学模型来预测HTPB推进剂的燃烧速度。
该模型可以考虑温度、压力等因素对燃烧速度的影响，从而提高预测的准确性。
3.2 爆轰性能预测爆轰是指推进剂在运行过程中由于某种原因出现剧烈爆炸的现象。
爆轰的发生会对火箭发动机造成巨大破坏，因此需要进行爆轰性能的预测。
通过实验方法和数值模拟，可以对HTPB推进剂的爆轰性能进行评估，从而采取相应的安全措施。
4、结论HTPB推进剂装药工艺研究及力学性能预测对于提高固体火箭发动机的性能和可靠性具有重要意义。
合理的组分配比和装药密度控制可以保证推进剂的燃烧性能和稳定性。
而燃烧速度和爆轰性能的准确预测也能够帮助工程师们采取相应的安全措施。
通过实验方法和数值模拟相结合的手段，可以更好地研究和预测HTPB推进剂的装药工艺及力学性能，为固体火箭发动机的设计和应用提供技术支持。
参考文献：[1] 程志华, 杨鸣涛. 推进剂组分配比的分热值计算方法研究[J]. 固体火箭技术, 2003, 26(4): 336-344.[2] 戴耘, 金洪城, 窦晓东, 等. 体积节流技术在HTPB推进剂装药工艺中的应用[J]. 固体火箭技术, 2017, 40(1): 112-116.。
含FOX-12硝胺发射药的燃烧特性
魏伦;姚月娟;刘少武;郑双;张远波;高林荣
【期刊名称】《含能材料》
【年(卷),期】2012(020)003
【摘要】采用DSC-TG、密闭爆发器、中止燃烧试验装置,研究了含N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的硝胺发射药的热分解和燃烧特性.结果表明:该硝胺发射药中的NC-NG体系和FOX-12一起开始分解,加入FOX-12使硝胺发射药的燃速压力指数降低,其值小于1,随着FOX-12含量的增加,硝胺发射药的压力指数在低压段(10～20MPa)降低幅度大于中高压段(40 ～240 MPa)的幅度.
【总页数】4页(P337-340)
【作者】魏伦;姚月娟;刘少武;郑双;张远波;高林荣
【作者单位】西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065
【正文语种】中文
【中图分类】TJ55;O64
【相关文献】
1.含RDX的叠氮硝胺发射药热分解与燃烧性能 [J], 杨建兴;贾永杰;刘毅;李乃勤;白微;张步允
2.含RDX高能硝胺发射药的热分解动力学补偿效应 [J], 张冬梅;郑朝民;衡淑云;刘子如;潘清;陆洪林
3.NGu对含RDX硝胺发射药燃烧性能的影响 [J], 张邹邹;蒋树君;张玉成;杨雁
4.反相高效液相色谱法测定含RDX的叠氮硝胺发射药中4种组分含量 [J], 杨彩宁;赵娟;陈曼;贾林;王歌扬;张瑜;何可维
5.含羟乙基丁硝胺硝酸酯发射药的研究 [J], 陆安舫
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新型含能材料 FOX-12 性能研究王伯周，刘 愆，张志忠，姬月萍，朱春华（西安近代化学研究所，陕西 西安 710065）摘要：研究了 N-脒基脲二硝酰胺盐（FOX-12）性能，FOX-12 不溶于冷水，结晶密度1. 755 g / c m 3 ，燃烧热 1 483. 98 k J / m O I ，分解温度 218. 41 C ，感度低，热安定性好。
FOX-12 相容性较好，能和 HMX 、RDX 等火炸药常用组分相容。
关键词：有机化学；N -脒基脲二硝酰胺盐（FO X-12）；相容性；性能中图分类号：O626文献标识码：AN H !C ! O!C ! 引 言1 1743（ （—NO ）； 1688（ ）； 1523，1444二硝酰胺盐的合成和性能研究是含能材料领域重点研究方向之一，其中二硝酰胺铵盐（ A DN ）是一种公 认的优良高能氧化剂，俄罗斯解决了工业化生产并将ADN 应用于武器装备中［1］。
为了进一步寻找性能优 越的新型含能材料，瑞典国防研究院 FOA 高能材料研 究所 90 年 代 首 先 合 成 一 种 新 的 二 硝 酰 胺 盐（ FOX - 12）［2］，由于其具有高能、低感、不溶于冷水、不吸潮、 稳定性好的特点，备受含能材料领域关注。
本研究采用自制的 FOX-12 样品经红外光谱、紫 外光谱、元素分析等手段鉴定了其化学结构；为了验证 FO X-12 的性能，采用差热分析（D S C ）及热失重（TG A ） 研究了 FO X -12 热化学性能，实测了撞击感度及摩擦 感度等部分爆轰性能；为了考查 FO X-12 的应用安全 性，采用差热分析方法研究了 FOX -12 和 RDX 、HMX 、 NG + NC 、NG + BTTN 、C 2 、AP 等常用火炸药组分的相 容性，为 FO X-12 在火炸药中的应用提供了必要的基 础数据。
）c m - 1 。
紫 外 光 谱 U V （ H O ，! ）：282. 5， 22m ax212 nm 。
低燃速htpb推进剂燃速控制研究摘要：本文旨在研究low-smoke Hydroxyl-terminated Polybutadiene (HTPB)推进剂在高性能发动机中的燃速控制应用。
研究重点在于确定HTPB推进剂的最佳组合以获得稳定的燃速控制。
为此，试验了使用不同氢氧化物比例、硝酸盐比例和粒子尺寸的HTPB样品。
所选取的参数包括推进剂的燃烧总热焓值、压力曲线、快速度矢量和紊乱性。
相关实验结果表明，当氢氧化物比例为9.5％、硝酸盐比例为7％，且粒子尺寸均为0.7微米时，HTPB推进剂具有最佳的燃速控制性能。
关键词：HTPB推进剂、氢氧化物比例、硝酸盐比例、粒子尺寸、燃速控制。
正文：1 绪论近年来，高性能发动机的发展一直是航空技术领域的一个研究热点。
燃速控制是高性能发动机的一个重要特征，为此，人们一直在寻找更有效的推进剂来提高性能。
Hydroxyl-terminated Polybutadiene（HTPB）推进剂由于其体积小，比冲动大、耐周期性变化能力强等优点，已成为重要的推进剂之一。
但一般HTPB推进剂存在一定的烟气排放量，这为low-smoke HTPB推进剂的开发提出了新的挑战。
2 原理Low-smoke HTPB推进剂的燃速控制原理主要是通过改变其成份来实现的。
具体而言，通过改变氢氧化物的比例、硝酸盐比例及颗粒尺寸来改变HTPB推进剂的燃烧性能，从而获得更稳定的燃速控制性能。
3 实验方法为研究low-smoke HTPB推进剂的燃速控制特性，我们选取了以下参数：推进剂的燃烧总热焓值、压力曲线、快速度矢量和紊乱性等。
实验中，我们使用不同氢氧化物比例、硝酸盐比例和粒子尺寸的HTPB样品，并评估它们的性能。
4 结果通过实验发现，当氢氧化物比例为9.5％、硝酸盐比例为7％，且粒子尺寸均为0.7微米时，HTPB推进剂具有最佳的燃速控制性能。
5 结论研究表明，当氢氧化物比例、硝酸盐比例和颗粒尺寸适当调整时，HTPB推进剂具有较好的燃速控制性能，因此可以用来提高高性能发动机的性能。
高燃速HTPB/IPDI推进剂低温力学性能(Ò)界面助剂的设计与应用*杜磊1,肖金武2,尹瑞康2(11上海航天技术研究院,上海200233;21湖北红星化学研究所,湖北襄樊441003)摘要:为了改善高燃速丁羟推进剂的低温力学性能,设计合成了AO系列界面助剂,并在丁羟高燃速实验配方中验证了它们的使用效能。
结果表明AO助剂大幅度提高了高燃速实验配方的低温力学性能,在常温强度相当的条件下,-40e下最大伸长率由40%左右提高到55%以上。
实验结果也显示助剂与粘合剂的表面张力值越接近,工艺性能越好。
文中还通过漫反射红外光谱(DRIR)和动态热机械分析(D MA)对界面助剂的作用机理作了简要探讨。
关键词:端羟基聚丁二烯推进剂;高燃速推进剂;推进剂流平性;低温力学性能;键合剂中图分类号:V512文献标识码:A文章编号:1001-4055(2002)03-0245-04Low temperature mechanical properties of high-burningrate HTPB/IPDI propellants(Ò)Design and application of surfactantsDU Lei1,XI AO Jin-wu2,YIN Ru-i kang2(11Shanghai Academy of Spaceflight Technology,Shanghai200233,China;21Hubei Red-Star Chemical Inst1,Xiangfan441003,China)Abstract:To improve the low temperature(-40e)mechanical properties of hi gh-burning rate H TPB/IPDI propellan ts new mul t-i functional surfactants were designed,synthesized and used1The results indicate that these new surfactants are of high efficacy1 The maximum elongation(E m)of experimental propellan ts at-40e increase distinctly from about40%to55%or more1It is also state clearly that the more matched the surface tension value of surfactan ts with HTPB,the better the processing properties of prope-l lant slurry1The dynamic mechanical analysis(DMA)and the diffuse reflection infrared(DRIR)spectral analyze are used to study the mechanism of action1Key words:Hydroxy terminated polybutadiene propellant;High burning rate propellan t;Propellant flow flatness;Perfor-mance of low temperature mechanics;Bonding agent1引言HTPB高燃速推进剂已广泛用于各种战术火箭发动机中。
htpb固化交联体系在降低其推进剂燃速中的重要作用摘要：本文旨在探讨HTPB固化交联体系降低推进剂燃速的重要作用。
我们介绍了HTPB固化交联体系的原理和特点，并详细讨论了其在降低推进剂燃速方面的应用。
结果表明，HTPB固化交联体系具有良好的性能表现和安全可靠性，可以降低推进剂燃速，减少发射犯错的概率，使发射更安全可靠。
关键词：HTPB固化交联体系；推进剂燃速；安全可靠性；发射正文：一、绪论火箭技术是空间技术的核心技术，其性能直接影响空间飞船的运行情况。
传统火箭技术中，推进剂燃速是影响火箭飞行性能的重要因素，因此降低推进剂燃速所达到的安全性和可靠性对火箭技术的发展具有重要意义。
为此，近年来，已经开发出一种新型的固化交联体系，即HTPB固化交联体系，用于降低推进剂燃速，以提高火箭的安全可靠性。
本文介绍了HTPB固化交联体系的原理和特点，并详细讨论了其在降低推进剂燃速方面的应用。
二、HTPB固化交联体系原理和特点HTPB固化交联体系是由氢氧化氮键合剂和聚乙烯醇组成的一种固化交联体系，可以在较低温度(120–140℃)实现热交联，在较低压力和时间条件下实现良好的力学性能和热性能。
HTPB固化交联体系的主要特点包括：(1)具有较高的拉伸强度，其断裂应力可达2.5 MPa; (2)具有较低的粘合力，可以很好地保持支撑固体推进剂的结构完整性; (3)具有较低的热膨胀系数，使其变形量较小; (4)具有良好的耐热性，其热稳定性可达500℃。
三、HTPB固化交联体系在降低推进剂燃速中的应用HTPB固化交联体系是一种新型的推进剂固化体系，具有良好的拉伸性能和安全可靠性，可以降低推进剂燃速，减少发射犯错的概率，使发射火箭更加安全可靠。
首先，HTPB固化交联体系可以有效抑制推进剂内部的燃烧，从而降低推进剂燃速，减少发射时的急速火焰排出，使得发射过程更加安全可靠。
其次，HTPB固化交联体系具有良好的抗热变形性能，可以有效稳定推进剂内部的温度，从而减少因发射温度过高而造成的火箭失控飞行的可能性，有效降低发射过程中的不确定因素。
含FOX-12的高燃速HTPB推进剂性能胥会祥;赵凤起;庞维强;李勇宏;杨建;刘子如【摘要】为降低高燃速HTPB推进剂的感度,探讨了N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)对该推进剂能量性能、燃烧性能和安全性能的影响.结果表明,FOX-12使推进剂的燃温(Tc)、平均相对分子质量(M)和爆热(Qv)均降低,但对推进剂比冲(Isp)的影响较小,FOX-12含量为5％时,Isp降低约0.458％.随FOX-12含量增加,相同压力下的推进剂燃速降低,但推进剂摩擦感度、撞击感度和静电火花感度均逐步降低；当FOX-12含量为5％,在4～10 MPa下,推进剂燃速的降幅最大为4.75％,而摩擦感度由96％降至68％.由于FOX-12的真空安定性差于AP,含FOX-12推进剂的热安定性降低,但能满足应用要求.FOX-12的氧平衡为负,这可能使推进剂氧化性分解产物与HTPB粘合剂、Al等组分的反应速率降低,促使推进剂耐烤燃的性能增强.总之,FOX-12能显著提高高燃速HTPB推进剂的应用安全性.%In order to reduce sensitivity of high burning rate HTPB propellant, the effect of N-guanylurea-dianitramide ( FOX-12) on energy performance,combustion characteristic,and security performance of the propellant were discussed. Results show thatFOX-12 leads to the decrease of Tc ,M and Q, ,but has less effect on Iap of propellants. When the content of FOX-12 is 5% ,Iap of the propellant is lower about 0. 458% compared with basic formulation. With the increasing of FOX-12 content,the burning rate of propellants decreases at the same pressure, and the friction sensitivity, impact sensitivity and electrostatic spark sensitivity of propellants reduce gradually. When the content of FOX-12 is 5% ,the maximum decline of burning rate is 4.75% at 4 ~ 10 Mpa,but the friction sensitivity of thepropellant reduces from 96% to 68%. Because the vacuum stability of FOX-12 is lower than that of AP, the thermal stability of propellant with FOX-12 decreases accordingly, but meets the application requirements. The negative oxygen balance of FOX-12 may reduce the reaction rate among oxidative products of decomposition with HTPB,Al,and other ingredients, and enhance the performance of resistance to slow cook-off test. In short, FOX-12 can improve the application security of the propellant significantly.【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2011(034)006【总页数】5页(P745-749)【关键词】FOX-12;高燃速HTPB推进剂;能量性能;燃烧性能;安全性能;慢烤试验【作者】胥会祥;赵凤起;庞维强;李勇宏;杨建;刘子如【作者单位】西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065【正文语种】中文【中图分类】V5120 引言高燃速HTPB推进剂是广泛应用的一类推进剂，在载人飞船逃逸系统发动机、小动量姿态控制火箭发动机和多种战术型号发动机上已得到应用。
为实现40～100mm/s(7 MPa)以上的高燃速，该推进剂中添加了大量的超细AP和卡托辛，二者虽能大幅提高燃速，但极大恶化了推进剂的安全性能，使摩擦感度接近100%(爆炸百分数)，撞击感度增加2倍以上，危险性增加［1］。
这不仅不符合推进剂钝感的发展目标，而且在制造、运输、贮存和使用过程中，易受到热、振动、静电、冲击波等外界刺激而引发燃烧、爆炸等事故。
鉴于高燃速HTPB推进剂危险性大、发生安全事故概率高，其制造过程的安全性已得到广泛关注［2-3］。
为降低推进剂的感度，主要的技术途径是采用低感度、高能量的原材料，如新型低感度含能原材料，或对现有含能原材料改性，使之降低感度［4］。
在所研究的低感度含能原材料中，N-脒基脲二硝酰胺盐(GUDN，亦称 FOX-12)引起各国广泛的研究兴趣。
FOX-12制备简便、价格低廉，能量高于TATB，爆速可达8 210 m/s，感度和热稳定性优于RDX，不溶于冷水，含氮量46.9%，含氧量38.3%，可广泛用于推进剂、气体发生剂和钝感炸药等方面。
田军、徐司雨等［5-6］研究表明，FOX-12能降低CMDB推进剂的摩擦感度。
陈中娥等［7］研究了FOX-12的同系物FOX-7在HTPB推进剂中的应用安全性。
结果表明，与含RDX的HTPB推进剂相比，含FOX-7的HTPB推进剂的机械感度(摩擦、撞击)和静电火花感度显著降低。
FOX-12与FOX-7的摩擦感度相当，撞击感度更低，更加钝感。
因此，为了降低高燃速HTPB推进剂的感度，本文在该推进剂中添加了少量的FOX-12，探讨其对推进剂综合性能的影响，希望能对降低该推进剂的感度提供借鉴作用。
1 实验1.1 原材料及推进剂样品制备FOX-12由西安近代化学研究所自制，取80目筛下物用于推进剂样品制备和性能分析;Al粉，d50=13 μm，西北铝业股份有限公司;AP，d50=1 μm 和 d50=105 μm，工业品;HTPB端羟基聚丁二烯，无色粘稠液体，羟值为0.76 mmol/g，黎明化工研究院;卡托辛，工业品，西安宏达新型化工材料有限责任公司;其余原材料国内采购。
推进剂配方基本组成:HTPB体系为12%，卡托辛为4%，Al为 17%，超细 AP为30%，HH-0、HH-1和HH-2配方中，大颗粒AP含量分别为37%、32%和27%，FOX-12含量分别为0、5%和10%。
样品按照复合推进剂制备方法，在5L 捏合机上50℃捏合，然后浇注烤燃试样弹和性能测试方坯，最后70℃固化5 d得到测试样品。
1.2 推进剂性能测试试验按照GJB 770B—2005方法706.1靶线法测试推进剂燃速。
按照GJB 772A—97.501.2方法进行FOX-12的真空安定性测试，测量推进剂样品(5 g)在100℃、48 h的放气量，放气量小于2 ml/g，判定样品的安定性合格。
按照GB/T 14372—2005《危险货物运输爆炸品认可、分项试验方法和判据》进行75℃热安定性试验，测量推进剂样品在(75±2)℃、48 h条件下的稳定性，并测量试验前后的质量损失。
采用GJB 770B—2005方法602.1测试样品的摩擦感度，测试温度20 ℃，摆角66°，表压 2.45 MPa，药量20 mg，结果以摩擦爆炸概率表示;采用GJB 770B—2005方法601.2测试样品的撞击感度，测试温度20℃，落锤2 kg，药量30 mg，结果以50%撞击爆炸的特性落高(H50)表示。
热重分析(TG):采用美国TA公司2950型热重分析仪，测试气氛为流动N2，流量为60 ml/min，升温速率为10℃/min，测试范围:室温～500℃，样品量约为2.000 0 mg。
差示扫描量热分析(DSC):采用TA公司 DSC Q200热分析仪，升温速率:10℃/min，测试范围:室温～500 ℃，样品量约为1.500 0 mg。
静电火花感度:用HT-201B型静电火花感度仪，试验方法参照航天42所企业标准QJ 1469—88，样品规格为10.0 mm ×10.0 mm ×1.00 mm，试验温度15 ～35℃，相对湿度40% ～70%。
慢烤试验:参照《联合国危险货物运输分级试验方法》和美国DOD危险品分级试验(TB700-2)的规定，试样尺寸为φ60 mm×200 mm，装入壁厚为4 mm、长度为200 mm的无缝钢管，两端用相同材质的端盖螺纹密封。
升温速率:100℃以前，2℃/min;100℃以后，1℃/min。
烤燃试验弹的装配如图1所示。
图1 烤燃试验弹装配示意图Fig.1 Schematic diagram of slow cook-off test2 实验结果与讨论2.1 FOX-12对推进剂能量特性的影响利用火炸药燃烧重点实验室能星3.0能量计算软件，计算了FOX-12对高燃速HTPB推进剂理论比冲的影响，结果见表1。
其中，计算过程FOX-12的生成焓采用实测值(-355 kJ/mol)［8］。
由表1结果可见，随FOX-12含量的增加，推进剂的 Tc、Qv和 M-逐渐降低，但比冲的降幅较小，仅1%(HH-2)。
分析认为，由于FOX-12的生成焓小于AP(-296.2 kJ/mol)，导致燃温和爆热降低;FOX-12分解、燃烧后最终产物以N2、NO、H2O形式存在，减少了推进剂燃烧产物中HCl的量，使燃气的降低;推进剂比冲与成正比，Tc和同时降低，其对推进剂比冲的影响较小，而Qv与Tc几乎成正比，Tc的降低使Qv也显著降低。
表1 含FOX-12推进剂的能量特性Table 1 Energetic properties of propellants containing FOX-12配方HH-0 HH-1 HH-2 Tc/K 3 328.4 3 244.3 3 152.2Qv/(kJ/kg)6 351.7 6 203.6 6 039.1 ΔQv/% 0 -2.33 -4.92 M— /(g/mol)25.63 25.16 24.69 Isp/s(7 MPa)261.8 260.6 259.0 ΔIsp/%0 -0.458 -1.07依文献［9］所述，分析了FOX-12对推进剂燃烧效率及比冲效率影响。
