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固體推進劑降速劑研究現狀及發展趨勢

2021-12-06 03:20趙鳳起張建侃姜一帆徐抗震
火炸藥學報 2021年5期
關鍵詞:降速推進劑改性

陳 永,趙鳳起,李 輝,張 明,張建侃, 姜一帆,徐抗震

(1.西北大學 化工學院,陜西 西安 710069;2.西安近代化學研究所 燃燒與爆炸技術重點實驗室,陜西 西安 710065)

引 言

近年來,固體火箭技術的快速發展對不同發動機中的推進劑性能要求進一步提高,要求推進劑燃速調節范圍越來越寬,并且希望在大的燃速范圍內具有可控的燃速壓強指數[1]。添加燃速調節劑是改善推進劑燃燒性能最主要的方式,燃速調節劑包括增速劑和降速劑兩種,國內外對增速劑的研究居多,尤其是近些年發展起來的燃燒催化劑[2-3],能夠有效提升推進劑的燃速,但對降速劑的研究鮮有報道。不同用途的固體火箭發動機要求推進劑具有不同的燃燒特性:巡航導彈發動機要求推進劑具有低燃速特性,從而為發動機提供穩定、長久的推力[4];許多戰術導彈發動機要求推進劑具有高能量密度、低燃速的性能,以達到遠程攻擊和高效毀傷的目的[5]。降低推進劑燃速有利于推進劑能量的平穩釋放,減少能量在高速率釋放過程中的損耗,提高火箭和導彈發動機的續航時間,因此,降低推進劑的燃速十分必要。

降低固體推進劑燃速的途徑主要有:添加降速劑、調節氧化劑或高能填料的粒度配比、采用新型含能材料、改變硝酸酯種類以及調節其配比[6]等。通過這些手段,能夠降低固體推進劑的燃速,但同時對推進劑的能量或力學性能存在負面影響。目前,在固體推進劑中加入降速劑降低燃速是最常見的方式,本文根據固體推進劑的種類(HTPB推進劑、雙基推進劑、改性雙基推進劑、NEPE推進劑),分類比較了降速劑在高、低壓下的降速效果,為不同固體推進劑降速劑的研究方向提供了參考,也為固體推進劑發動機獲得高能量、低燃速的推進劑提供了線索。同時,歸納總結了固體推進劑中降速劑的降速機理,為開發新型降速劑提供了理論基礎。

1 HTPB推進劑用降速劑現狀分析

在HTPB推進劑中,高氯酸銨(AP)是使用最廣泛的氧化劑,降低HTPB推進劑燃速主要通過抑制AP的熱分解來實現,AP的分解機理如圖1所示。

圖1 AP的熱分解機理Fig.1 Thermal decomposition mechanism of AP

1974年,前蘇聯學者Glaskova[7]首次提出在推進劑中加入容易產生氨的物質,或者加入能夠結合高氯酸或結合高氯酸分解產物、且生成比AP或HClO4更穩定的化合物的金屬鹽等物質來抑制AP的分解,從而降低含AP固體推進劑的燃速。在此基礎上,為了進一步降低燃速,在抑制AP分解的降速劑研究中又有了新的進展。依據降速劑作用方式不同,對降速劑分類如表1所示。

表1 HTPB推進劑用降速劑分類Table 1 Classification of burning rate inhibitor used for HTPB propellant

當壓強為5.88MPa且降速劑用量相同的情況下,汪志清[8]將(NH4)2C2O4與(NH4)2SO4、CaF2、SrCO3等進行比較,發現(NH4)2C2O4的降速效果最好;在壓強為10MPa時,馮國富等[9]將(NH4)2C2O4與(NH4)2SO4、尿素等降速劑進行比較,得到了相同的結論,發現(NH4)2C2O4能將推進劑燃速降到最低。

由于(NH4)2C2O4降速效果比較明顯,有學者對其進行了進一步的研究。曹文忠等[10]制備的改性(NH4)2C2O4不僅可以自身分解生成氨氣抑制AP分解,而且其粒度較小,除了自身分解速度加快之外,較小的改性(NH4)2C2O4粒子能夠與AP粒子結合得更為緊密,使其在推進劑中分布更為均勻,從而能夠迅速抑制AP的燃燒,降低燃速。當其質量分數為2%時,推進劑燃速能降至4.31mm/s。趙鳳起等[11]研究發現,當(NH4)2C2O4質量分數為5%時,在6VMPa下,推進劑燃速可降低20.55%;孫運蘭等[12]研究發現,當草酰胺與SrCO3復合使用且質量分數為4%時,在同樣的壓強下,推進劑燃速可以降低30.40%。

除了(NH4)2C2O4,碳酸鹽的降速效果也較好。納米碳酸鹽[13]、超細CaCO3[14]、有機鈣鹽(CaOr)[15](具有非極性端的有機官能團Or與Ca2+結合)在10MPa以下的降速效果如表2所示。與不經過處理的CaCO3降速效果相比,通過引入有機官能團或者將其粒徑減小至微納米,降速效果會增加約一倍,這說明通過將降速劑進行改性或者減小顆粒尺寸能增加降速效果。而且納米碳酸鹽的尺寸僅為20~30nm,粒徑越小,越有利于降低推進劑的燃速。不同降速劑復合對降速效果的影響不同[16],將CaCO3與(NH4)2C2O4按照不同比例混合,在5.88MPa下、降速劑質量分數為3%時,推進劑的燃速降低1.41mm/s,降幅為24.83%[17-18]。普通(NH4)2C2O4降速劑質量分數為3%,燃速降低1.43mm/s,降幅為24.96%[19]。研究發現,CaCO3與(NH4)2C2O4二者在降低燃速方面的協同作用不大。

表2 HTPB推進劑高效降速劑降速效果對比Table 2 Comparison of burning rate reduction effect of high-efficient burning rate inhibitor in HTPB propellant

季胺鹽的降速效率非常高,其分子結構通式如圖2所示。在壓強等因素相差不大時,(NH4)2C2O4質量分數增加0.5%使推進劑燃速降低0.34mm/s[20],而添加質量分數為0.3%的季銨鹽,推進劑的燃速可降低0.69mm/s,并且質量分數為3%(季銨鹽與其他降速劑質量比為1∶9)的季銨鹽/SrCO3復合降速劑可以使推進劑的燃速降低2.46mm/s,降幅高達44%,其降速效果優于CaCO3/季銨鹽、LiF/季銨鹽、(NH4)2C2O4/季銨鹽[16]。經測試發動機動態燃速,含季銨鹽的推進劑配方在3.45~12.17MPa壓強下的燃速壓強指數為0.2,達到了平臺推進劑的水平,說明在此壓強下的推進劑燃速比較平穩。

圖2 HTPB推進劑不同降速劑的化學結構式Fig.2 Chemical structure formula of different HTPB propellant burning rate inhibitors

在10MPa以上的高壓下,改性碳酸鹽的降速效果較好。CaCO3能夠限制推進劑燃速壓強指數在高壓下出現躍升,其在高壓強段的降速效果遠大于低壓強段[21],這一現象在文獻[15]中也表現了出來。減小粒徑或者引入特種官能團的表面活性劑,均能增強降速劑與氧化劑之間的接觸面積,提升降速效果。在10~18MPa范圍內,納米碳酸鹽[13]和CaOr[15]對推進劑燃速影響如表2所示。研究發現,兩者均可以將推進劑的燃速降至約5mm/s,而且加入 CaOr 的推進劑燃速壓強指數達到了平臺推進劑的水平。

加入降速劑能夠降低推進劑的燃速,但會導致推進劑的力學性能變差。為了增強推進劑的抗拉強度,魏子力等[22]通過優選HTPB規格、鍵合劑組合和添加新型擴鏈劑的方法提高了推進劑的力學特性,并且對燃速影響不大。使用雙效助劑既能提高推進劑力學性能,又能降低燃速。黎超華等[23]針對丁羥推進劑高強度、低燃速的性能要求,設計了補強降速雙效助劑(其分子結構通式如圖2所示),采用丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸丁酯、三乙胺為原料合成了新型聚丙烯酸酯聚合物,該補強降速雙效助劑使得AP的高溫分解峰溫提高了16℃,抑制了AP的熱分解,進而降低推進劑的燃速。推進劑包含了多種成分,加入降速劑會對推進劑的力學性能產生影響,而且存在與推進劑中其他組分的相容性等問題,因此制備多效降速劑具有實際的應用價值。

季銨鹽在推進劑中具有較好的降速效果,將季銨鹽進行含能化改造,使其與含能基團結合從而制備出含能季銨鹽降速劑,不僅能降低燃速,而且推進劑的能量損失相比惰性降速劑有所降低。李人杰[4]研究了新型含能季銨鹽對AP/Al/HTPB復合推進劑性能的影響。研究發現,新型含能季銨鹽均能夠降低推進劑的爆熱,在新型含能季銨鹽中,第2組(4個短鏈烷基、1個長鏈烷基)中的EQAS2-4/10-1和EQAS2-4/12-1、第1組(5個烷基均相同)中的EQAS4-5(化學結構式如圖2所示)都能使推進劑的燃速降幅大于20%,降速效果良好。其中,EQAS2-4/10-1是所有季銨鹽中降速效果最好的降速劑,其對推進劑的燃速影響如表2所示。季銨鹽的降速效果雖好,但部分季銨鹽仍然存在一些問題。例如,季銨鹽N,N-二甲基-N-(3-磺丙基)-1-十八銨內鹽(DOAPS)(化學結構式如圖2所示)是一種新型的復合固體推進劑降速劑,能有效降低推進劑燃速,給推進劑能量帶來損失較一般傳統降速劑要小,但它本身對黏合劑固化反應有催化作用,會增加藥漿黏度、縮短藥漿適用期。為了解決這一問題,將DOAPS進行包覆處理,與包覆之前的DOAPS相比,以DOAPS為囊芯,以明膠、阿拉伯膠為壁材制備的DOAPS微膠囊對HTPB/PI體系反應速率的影響明顯降低[26]。

近年來對胍類氣體發生劑的研究中,Damse[27]、Naidu[28]、張興高[29]等證明了胍鹽的分解產物中含有NH3,因此能抑制AP的分解,具有降低含AP固體推進劑燃速的作用。

綜上所述,在10MPa以下的低壓下,丁羥推進劑降速劑的研究以(NH4)2C2O4為主,其中,改性(NH4)2C2O4能夠使推進劑燃速降低2.15mm/s;在10MPa以上的高壓范圍內,降速劑的研究中最多的是金屬鹽,其中,CaOr能使推進劑的燃速平均降低5.38mm/s,而且推進劑的燃速壓強指數值達到了平臺推進劑的水平,燃速較為平穩。除此之外,含能化的降速劑在降低燃速的同時,對推進劑的能量影響極小,是降速劑未來發展的重點。

2 雙基推進劑用降速劑現狀分析

雙基推進劑中的降速劑主要有普通降速劑和功能降速劑兩種:普通降速劑用于降低推進劑燃速和改善燃速壓強指數;功能降速劑不僅可以降低推進劑燃速,而且能作為增塑劑、抗鹽濕劑等功能助劑優化推進劑性能。

2.1 普通降速劑

在雙基推進劑配方的研究中,降速劑質量分數均在10%左右,且多采用單一降速劑來降低推進劑燃速,而對既能降低推進劑燃速又能降低燃速壓強指數的復合降速劑研究較少。共聚甲醛(POM)(化學結構式如圖3所示)降低推進劑燃速非常明顯,在6.86MPa下、初溫是26℃與50℃時,推進劑的燃速均可降低39%左右,至3.7mm/s以下,但推進劑的燃速壓強指數沒有明顯變化[30]。在4~15MPa范圍內,楊立波等[31]用POM逐漸替代SOA(化學結構式如圖3所示),通過改變降速劑的配比,制備了低燃速雙基推進劑。研究發現,在降低推進劑的燃速和燃速壓強指數方面,兩種降速劑復合有一個最佳質量配比,壓強在4~10MPa、POM與SOA的質量比在0.5~2時,推進劑的燃速降到最低,平均燃速約3.21mm/s,在高壓11~15MPa下,推進劑的平均燃速為4.24mm/s,并且低壓和高壓下的推進劑燃速變化不大。POM與SOA復合后,其降速機理主要是兩種降速劑的熔化和分解吸熱作用,影響推進劑中含能組分的起始分解溫度,從而改變了推進劑的燃速和燃速壓強指數。

圖3 雙基推進劑降速劑POM和SOA的化學結構式Fig.3 Chemical structure formula of double base propellant burning rate inhibitor POM and SOA

2.2 功能降速劑

低燃速低燃溫的雙基推進劑中含有質量分數約10%的固體降溫降速填料,但其加入會使推進劑的加工以及力學性能變差。為了改善推進劑的理化性質,尤其是力學性能,通常還需加入苯二甲酸二乙酯(DEP)等輔助增塑劑[32-33],能達到增塑硝化棉的作用,并有助于改善藥料制備的工藝性能。用三醋酸甘油酯(TA)取代DEP后,當壓強在5~9MPa時推進劑平均燃速降至4.06mm/s,降幅為7%,對應的該推進劑的燃速壓強指數也由原來的0.14降低到-0.22,而且配方氧系數有所提高,這有利于推進劑在較低燃溫下燃燒,使燃燒產物少煙少渣[34]。這說明選擇合適的輔助增塑劑不僅能降低推進劑的燃速,還能提升其綜合性能。此外,發射藥經常在惡劣環境條件下使用,為了延長其使用壽命,減少表面對外界刺激的敏感性,也需要提升其各項功能。田翠華等[35]將TiO2納米粒子與含氟單體甲基丙烯酸三氟乙酯反應合成的三氟功能助劑(TiO2-含氟丙烯酸酯功能助劑)加入到發射藥中,在降低發射藥燃速的同時,還提高了其表面防鹽濕、耐高溫性能。

從上述研究可知,普通降速劑和功能降速劑均能降低雙基推進劑的燃速。其中,普通降速劑中的不同降速劑復合有最佳的質量配比,其能更有效地降低推進劑的燃速和燃速壓強指數。當POM與SOA(質量比為0.5~2)復合時,推進劑在全壓強范圍內(4~15MPa)的平均燃速較低,在7MPa下,推進劑燃速降至2.98mm/s,并且燃速變化不大,說明復合降速劑在雙基推進劑中具有潛在的應用前景。

3 改性雙基推進劑用降速劑現狀分析

改性雙基推進劑中的降速劑主要通過自身分解(SOA、POM)或者揮發[六氯環三磷腈(HCCT)](化學結構式如圖4所示)吸熱來降低溫度,從而降低推進劑的燃速。在不同的壓強范圍內,降速劑降低推進劑燃速的幅度不同,不同壓強段研究不同種類降速劑的降速效果具有實際的意義。陳廣興等[36]研究了在2~6MPa、SOA對無煙改性雙基推進劑燃速的影響。結果發現,隨著SOA質量分數從4%增加到6%,推進劑的燃速降至6~7mm/s,降幅最高可達33%,而且燃速壓強指數也有所降低,當SOA質量分數為6%時,推進劑的燃速壓強指數為0.11。除了酯類的降速劑之外,聚磷腈材料作為一種理想的阻燃材料也具有降速的能力,劉所恩等[5]依據HCCT阻燃的特性,嘗試將其作為一種降速劑在改性雙基推進劑配方中進行應用,研究了其對RDX-CMDB推進劑燃速的影響。研究表明,當HCCT質量分數從2%增加到4%,且壓強在2~6MPa時,推進劑燃速為3.45~6.36mm/s。其中,HCCT質量分數為4%時,推進劑燃速平均降低0.49mm/s,降速幅度最高達18%。但燃速壓強指數由0.448變為0.541,而且當壓強升高到8MPa以上時,HCCT失去降速作用。

圖4 改性雙基推進劑降速劑HCCT的化學結構式Fig.4 Chemical structure formula of modified double base propellant burning rate inhibitor HCCT

在6~18MPa范圍內,主要涉及TA、SOA、POM3種降速劑。TA不僅是降速劑,還可以作為輔助增塑劑。張超等[37]研究發現,與DEP相比,TA降速效果更好。在6~17MPa范圍內,劉曉軍等[38]研究了TA與SOA復合降速劑對改性雙基(HMX-CMDB)推進劑燃速的影響。結果發現,當TA與SOA以質量比為4∶2復合時,推進劑燃速降低最明顯,平均降低4mm/s,在6MPa下,燃速降至7.85mm/s,在全壓力范圍內,推進劑燃速壓強指數為0.63。與SOA相比,TA降速效果更好,但SOA降低推進劑燃速壓強指數更明顯,當TA與SOA以質量比為2∶4復合時,推進劑燃速壓強指數降到最低,為0.48,但沒有單獨使用SOA降速明顯。除了雙酯類化合物復合外,張超等[39]還研究了POM、SOA對無煙RDX-CMDB推進劑燃燒性能的影響。壓強為6~15MPa時,SOA降速效果大于POM,當其質量分數為8%時,推進劑的燃速平均降低6.17mm/s,降幅均在55%左右。當POM與SOA復合使用時,燃速沒有單獨使用SOA的降速效果好,但通過改變兩者的質量比,可以調節推進劑的燃速壓強指數,當 POM和SOA的質量比為5∶3時,推進劑燃速壓強指數降至實驗范圍的最小值,為0.49。

除上述降速劑之外,二次火焰抑制劑、燃燒穩定劑、催化劑也具有降低推進劑燃速的作用。二次火焰抑制劑中的E-1(一種三元有機酸鉀鹽)[40]和有機鉀鹽KD[41]降速效果不同:在E-1的質量分數從1%增加到3%時,推進劑燃速降低1~2mm/s;在2~6MPa、KD質量分數為1.5%時,推進劑平均燃速降低2.25mm/s,最高降幅達25.66%。燃燒穩定劑也能降低燃速,在11~20.5MPa、BN質量分數為2.5%時,推進劑燃速平均降低約5.03mm/s,降幅在11%~25%之間,而且隨著其用量增加,燃速有繼續降低的趨勢,但燃速壓強指數增加,燃燒變得不穩定[42]。與二次火焰抑制劑相比,二者在用量相差不大時,燃燒穩定劑BN降速效果更好。此外,催化劑也能降低推進劑燃速:在3~10MPa,偶氮四唑胍(GTZ)使得推進劑平均燃速降低2.7mm/s,降幅最高可達27.78%[43];催化劑(鉛鹽、銅鹽和炭黑組合)能使復合改性雙基推進劑(HMX-CMDB)在6MPa下的燃速為5mm/s,與相同配方下的其他催化劑相比,燃速明顯降低[38]。

改性雙基推進降速劑以SOA研究較多:當壓強為6MPa時,SOA使得推進劑燃速降低3.3mm/s;在15MPa下,推進劑燃速降低為8.12mm/s。在6~17MPa,降速劑SOA與POM復合雖然能減小推進劑的燃速壓強指數,但降速效果變差,不利于降低推進劑的燃速。

4 NEPE推進劑用降速劑現狀分析

NEPE推進劑的火焰結構主要包括凝聚相反應區、“嘶嘶”區、暗區和發光火焰區4部分,其中,降低推進劑的燃速主要研究凝聚相反應區、“嘶嘶”區兩部分。降低NEPE推進劑燃速的類型主要有三種:第一種是降低“嘶嘶”區的溫度梯度,其主要通過降低“嘶嘶”區反應溫度和延長“嘶嘶” 區氣體反應時間來實現;第二種是降低凝聚相的反應熱:其中,促進凝聚相吸熱的降速劑有分解吸熱的SOA,抑制凝聚相放熱的降速劑包括抑制硝酸酯裂解的POM以及抑制AP分解的(NH4)2C2O4、檸檬酸鉍銨、三聚氰胺、縮二脲、酒石酸鉍、SrCO3、LiF、CaCO3;第三種既降低了“嘶嘶”區的溫度梯度,又降低了凝聚相的反應熱,相關降速劑如抑制AP分解、吸附NO2的稠環有機化合物(RTA、RTJ)。

在NEPE推進劑降速劑的研究中,壓強范圍主要在3~20MPa,很多研究只涉及一部分壓強段,特別指出了壓強在4、7、17.5MPa時的燃速作為低壓和高壓范圍內的代表燃速。李曉萌等[44]研究發現,加入降速劑酒石酸鉍銨、SrCO3、檸檬酸鉍銨、縮二脲、三聚氰胺之后,推進劑的燃速均有所降低。其中,SrCO3的降速效果最好,在4MPa下,燃速低于5mm/s,降低了0.56mm/s,且在3~9MPa壓強下的燃速壓強指數為0.587。宋琴等[45]研究了當壓強為3.5MPa時、降速劑酒石酸鉍、SrCO3、(NH4)2C2O4、檸檬酸鉍銨對無鋁低燃速NEPE推進劑燃速的影響。結果發現,酒石酸鉍的降速效果最好,推進劑燃速降低0.63mm/s,在2~5MPa壓強范圍內,推進劑燃速壓強指數為0.28。通過分析上述降速劑物質屬性以及降速效果,發現在低壓約4MPa時,以上降速劑使推進劑燃速降低均在1mm/s以內,降幅不高,原因是只降低了凝聚相的反應熱。新型降速劑既能降低凝聚相的反應熱,又能降低“嘶嘶區”的溫度梯度,從而降低推進劑的燃速。代之高等[46]研究了新型稠環有機化合物(RTA,RTJ)對NEPE推進劑燃速和燃速壓強指數的影響。結果發現,在4MPa下,RTA/RTJ(1∶1)使得推進劑燃速降低1.6mm/s,如表3所示,這說明新型多功效降速劑具有很好的應用前景。

表3 NEPE推進劑高效降速劑降速效果對比Table 3 Comparison of burning rate reduction effect of high-efficient burning rate inhibitor in NEPE propellant

在7MPa下,酯類化合物TA、SOA與高分子聚合物POM都可以降低推進劑的燃速,當三者質量比為1∶1∶1時(均占配方總質量的1%)能夠將推進劑的燃速降到最低,為5.674mm/s,燃速壓強指數為0.56,這說明不同降速劑按照合適的質量比復合能增加降速效果[47]。除此之外,當壓強為6.86MPa時,吳芳等[48]將碳酸鹽、芳香化合物、稠環化合物、多硝基碳氫化合物、C(C為字母代號,成分未知)與空白實驗對比,研究了其對NEPE推進劑燃速的影響。結果發現:碳酸鹽的降速效果最差,能使推進劑燃速降低1.14mm/s,降幅約12%;C/多硝基碳氫化合物復合降速劑降速效果最好,而且對推進劑的能量也沒有影響,在6.86MPa下,推進劑燃速降低2.8mm/s,降幅為29.12%。研究發現,在NEPE推進劑中,有機化合物比無機鹽的降速效果要好,而且在不同種類的有機化合物中,含有多硝基碳氫化合物的復合降速劑降低推進劑的燃速最多。在含能降速劑中,有關研究較少。含能添加劑PC30/PC35在壓強為6.68MPa時,其降速效果均比單獨加入PC30、PC35要好,能夠使推進劑燃速降低2.14mm/s,并且PC30/PC35還增加了暗區的厚度,降低了暗區的壓強敏感性和總化學反應級數[49]。

在10MPa以上的高壓范圍內,有關降速劑的研究較少。石珊珊等[50]研究發現,在7~19MPa范圍內,TA的降速效果較好,燃速壓強指數約為0.48。當TA質量分數為2%、壓強在17MPa時,燃速降低1.27mm/s,降幅約10%,燃速降低并不明顯。在17.5~22MPa范圍內,代志高等[46]研究了RTA和RTJ對NEPE推進劑燃速和燃速壓強指數的影響,在17.5MPa下,RTA/RTJ(1∶1)使得推進劑燃速降低了4.4mm/s,降幅為40%,燃速壓強指數為0.78。雖然RTA/RTJ(1∶1)能明顯降低推進劑燃速,但燃速壓強指數較高,燃速不穩定,可以考慮在該復合降速劑中引入降低燃速壓強指數較好的基團,增強降速劑的調節性能。

除了降低推進劑燃速的研究外,降低推進劑的燃速壓強指數也是一個關鍵問題。在NEPE推進劑的配方中,含有大量的硝胺氧化劑,燃速調節困難、燃速壓強指數高,從而導致該類推進劑配方不能得到廣泛應用[51-52]。燃速壓強指數越大,由于壓力波動引起的燃速變化會越明顯,這不利于燃速的精確測量,因此需要降低推進劑的燃速壓強指數[50]。張小平等[53]將CMDB推進劑和含AP類復合固體推進劑兩類燃速調節劑復配,與其他燃速調節劑相比,得到的復合燃速調節劑(ZH-2)能使NEPE推進劑燃速壓強指數降到最低,由0.78降低到0.62,在寬壓強范圍內消除了燃速壓強指數的拐點。證明復合燃速調節劑降低燃速壓強指數的效果比單獨的燃速調節劑效果要好,有更大的應用前景。

從目前的研究可以看出,在相同的條件下,復合或者雙功能降速劑具有多重的降速作用,其降速效果更好。其中,當壓強為4MPa時,RTA/RTJ(質量比1∶1)能使推進劑燃速降低1.6mm/s;在17.5MPa下,RTA/RTJ(質量比1∶1)可以將推進劑燃速降低4.4mm/s。這表明通過深入研究降速劑的降速機理,開發復合和雙效降速劑降低推進劑燃速具有很好的研究價值。

5 結束語

降速劑的作用主要是降低推進劑燃速,從而使推進劑滿足飛行過程中發動機較長的工作時間。目前,固體推進劑降速劑研究較多的是(NH4)2C2O4、金屬鹽、季銨鹽、SOA等。其中,通過對(NH4)2C2O4改性以及研究復合高效降速劑來提高降速效果都已經取得了一定進展。建議今后的研究重點應為:

(1)通過對降速劑降速機理的深入研究,進一步發掘降速劑與推進劑之間的作用關系,完善有關降速機理的理論體系,從而設計和開發系列高效降速劑;

(2)不同的降速劑復合有望表現出更好的降速效果,應加強不同降速劑之間的復合,探索降速劑不同復合方式的降速效果,開展新型復合降速劑的研究;

(3)含能降速劑不僅能降低推進劑的燃速,而且對推進劑的能量影響較小,在高能低燃速的推進劑中具有很大的應用前景,因此應加強含能、高效降速劑的研究;

(4)將降速效果較好的降速劑進行微納米化處理,減小降速劑的粒徑,制備分散性較好的微納米降速劑。

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