黏合剂主要作用是粘合氧化剂和金属燃料等固体粒子成为弹性基体,使推进剂成为具有必要的力学性能的完整结构。虽然黏合剂的含量不到20%,它对推进剂的力学性能却有决定性的影响,同时它又提供燃烧所需要的C,H等燃料元素,也是推进剂的主要能源和工质源。现代复合推进剂多采用各种高分子胶一类的化合物作为黏合剂,其主要要求为:具有良好的黏结性能和力学性能,使制作完成的推进剂具有足够的强度、弹性模量和延伸率。黏合剂的玻璃化温度应当尽量低,黏流态温度应该尽量高;工艺性能好,为了方便于浇注,应能够制作成为液态的低相对分子质量预聚物,并具有浇注所必需的流动性能,固化温度不宜太高,能在常温下凝固最好,具有适当的固化速度,固化过程放热少,收缩度小;燃烧时放热量高,气体生成量大,本身的生成焓高,密度高,物理化学安定性能好,成本低等等。端羟基聚丁二烯(HTPB)是聚丁二烯中的新品种,由它制成的推进剂具有良好的力学性能和稳定的燃烧特性,能量也较高。其本身合成工艺简单,易于工业生产,成本较端羧基聚丁二烯(CTPB)低,在相对分子质量相近时,HTPB黏度较小,有更高容纳固体粒子的能力,因而日益受到重视。

为了提高能量,现代复合推进剂中都加入了燃烧热值比较高的金属燃料,这样还提高了推进剂的密度。其燃烧产物中的凝相粒子能够抑制高频不稳定燃烧,但凝相粒子在喷管中二相流动带来了一定的性能损失,并且加剧了喷管的烧蚀作用,所以其含量在推进剂中要受到限制,通常要求金属燃料燃烧热值高,密度大,与其他组元相容性好,耗氧量低。铝的燃烧热值虽然比较低,但其耗氧量也低,对比冲的提高作用明显,并且来源丰富,价格低廉,因而被广泛采用。

固化剂是热固性黏合剂系统中不可缺少的组成部分。其作用是使黏合剂组元的线性预聚物转变成适度的交联网状结构的高聚物,形成基体,实现固化,使推进剂具有一定的机械强度。固化剂及其辅剂的应用具有强烈的选择性,不同的黏合剂采用不同的固化剂和交联剂。HTPB的固化采用的固化剂为二异氰酸酯    R(NCO)2。

除以上各组元以外,复合推进剂中还含有少量的添加剂,如调节燃速用的燃速催化剂或降速剂,增加推进剂流动性的增塑剂,防止黏合剂受空气氧化的防老剂,降低药浆黏度的稀释剂等等。

1。2  国内外研究概况

1。3  本文的内容及主要采用的方法

本文以AP/HTPB复合推进剂为研究对象,借鉴其他文献,对其燃烧过程规律进行了学习,并计算分析该复合推进剂的燃烧特点。采用如下方法:

(1)通过对AP和HTPB的化学结构及其燃烧初期分解机理与产物的学习,得到它们的化学结构参数,拓展为BIJ矩阵,为燃速的计算模型打下基础。

(2)在复合推进剂燃烧机理的基础上,应用VB6。0计算机语言对燃速进行编程模拟,并根据已有的实验数据进行对比验证。

(3)结合AP/HTPB复合推进剂的燃速模型,研究了AP颗粒粒度、含量以及燃烧压力对推进剂燃速的影响。

(4)通过对已知的DSC实验数据,对AP/HTPB复合推进剂样品的热力学参数进行分析。

2  AP/HTPB复合推进剂热分解特征与燃速的相关性

2。1  AP/HTPB复合推进剂的燃烧特性

图2。 1 AP/HTPB固体推进剂的燃烧模型

2。2  AP/HTPB复合推进剂的热分解规律

2。2。1  燃速预估理论

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