CN106336334A - 降低固体推进剂高压压强指数的配方 - Google Patents

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宋琴
顾健
尹必文
吴京汉
代志高
项丽
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Abstract

本发明是一种用于火箭发动机燃料性能改进的降低固体推进剂高压压强指数的配方。所述配方在固体推进剂体系中加入粘合剂、氧化剂、硝胺炸药、高能炸药、固化剂、稳燃剂组分，其中，20%～30%粘合剂和增塑剂，0%～15%氧化剂高氯酸铵AP，30%～45%硝胺炸药，10%～30%比例和8μm～200μm粒度的钝感高能炸药FOX-7，1.0%～2.0%固化剂，0.5%～2%稳燃剂。它利用分散性和组分相容性好的钝感高能炸药FOX-7、高氯酸铵AP、粘合剂和增塑剂，保障了推进剂信号特征与能量、工艺和力学性能，降低了推进剂高压压强指数，保证了发动机工作可靠性。本发明具有配比科学、制备方便、效果明显和性能稳定的优点。

Description

降低固体推进剂高压压强指数的配方
技术领域
本发明涉及一种航天发动机领域的高能低特征信号固体推进剂性能改进方法，特别是一种降低固体推进剂高压压强指数的配方。
背景技术
高能低特征信号固体推进剂有着重要的应用前景，由于所述推进剂体系中铝粉(Al粉)含量少、或是没有铝粉(Al粉)、高氯酸铵(AP)含量少、硝胺(HMX或RDX)含量多等因素，因而存在着高压压强指数高的问题，并且严重影响着固体火箭发动机正常工作的可靠性。
现有技术中，通常采用在所述推进剂体系中加入燃速调节剂，以调节固体填料的粒度级配和调节粘合剂体系的增塑比等技术手段，实现降低高压压强指数的目的。但是，这类方法对推进剂性能产生较大的负面影响，包括推进剂的能量性能、信号特征、工艺性能和力学性能等。
发明内容
本发明的目的是要提供一种降低固体推进剂高压压强指数的配方，它能有效地降低高能低特征信号固体推进剂的高压压强指数，可靠地减少对推进剂能量性能、信号特征、工艺性能和力学性能等方面的负面影响。
本发明的技术方案是：
设计一种降低固体推进剂高压压强指数的配方，在固体推进剂体系中加入下列组分，包括：粘合剂体系、氧化剂、硝胺炸药、高能炸药、固化剂、稳燃剂，其特征在于：20%～30%的粘合剂体系包括粘合剂和增塑剂组分，0%～15%的氧化剂为高氯酸铵AP，30%～45%的硝胺炸药为奥克托金HMX或黑索今RDX中的一种，高能炸药为质量百分比10%～30%、粒度8μm～200μm的钝感高能炸药FOX-7，1.0%～2.0%的固化剂，0.5%～2%的稳燃剂。
粘合剂由以下一种或一种以上的成分组合，包括：聚端羟基环氧乙烷－四氢呋喃共聚醚PET，端羟基聚醚HTPE，聚乙二醇PEG，聚叠氮缩水甘油醚GAP，3,3-二叠氮甲基-氧丁环/四氢呋喃共聚醚BAMO/THF；增塑剂由以下一种或一种以上的成分组合，包括：硝化甘油NG，丁三醇三硝酸酯BTTN，二缩三乙二醇二硝酸酯TEGDN，三羟甲基乙烷三硝酸酯TMETN，双2,2-二硝基丙醇缩乙醛和缩甲醛混和物BDNPF/A，一缩二乙二醇二硝酸酯DEGDN，葵二酸二辛酯KZ；
钝感高能炸药FOX-7的优化参数是：粒度为8μm、80μm、150μm，纯度为不小于98%，水分含量不大于0.05%。
固化剂由以下一种或一种以上的异氰酸酯类化合物组合，包括：甲苯二异氰酸酯TDI、六次甲基二异氰酸酯HDI、多官能度异氰酸酯N-100、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI。
稳燃剂选用高熔点碳化锆ZrC，或者以下高熔点金属氧化物的一种：TiO2、MgO、NiO、Al2O3等。
本发明的有益技术效果是：由于配方组分中氧化剂为高氯酸铵AP，且含量为0%～15%，同时钝感高能炸药FOX-7和硝胺的燃烧产物主要为C、N和H的氧化物，不是固体颗粒也不含卤素，因此固体推进剂的烟雾信号特征低；由于在配方组分中加入了10%～30%的钝感高能炸药FOX-7，且钝感高能炸药FOX-7在体系中分散性好、与各组分相容性好且能量与硝胺炸药奥克托金HMX和黑索今RDX相当，可在不影响固体推进剂能量性能的前提下，有效地降低高能低特征信号固体推进剂的高压段压强指数。另外由于在配方组分中加入了20%～30%的粘合剂和含能增塑剂组分的粘合剂体系，因而保障了推进剂的能量性能、工艺性能和力学性能等参数。本发明还具有配比科学、制备方便、效果明显和性能稳定的优点。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作一步说明。
实施例 1
⑴ 推进剂组成(质量百分比)
⑵ 推进剂性能：配方优化前，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.64，配方优化后，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.46。
实施例 2
⑴ 推进剂组成(质量百分比)
⑵ 推进剂性能：配方优化前，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.62，配方优化后，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.45。
实施例 3
⑴ 推进剂组成(质量百分比)
⑵ 推进剂性能：配方优化前，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.61，配方优化后，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.48。
实施例 4
⑴ 推进剂组成(质量百分比)
⑵ 推进剂性能：配方优化前，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.63，配方优化后，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.45。
实施例 5
⑴ 推进剂组成(质量百分比)
⑵ 推进剂性能：配方优化前，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.65，配方优化后，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.44。
实施例 6
⑴ 推进剂组成(质量百分比)
⑵ 推进剂性能：配方优化前，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.71，配方优化后，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.48。
实施例 7
⑴ 推进剂组成(质量百分比)
⑵ 推进剂性能：配方优化前，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.69，配方优化后，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.47。
实施例 8
⑴ 推进剂组成(质量百分比)
⑵ 推进剂性能：配方优化前，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.72，配方优化后，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.49。
实施例 9
⑴ 推进剂组成(质量百分比)
⑵ 推进剂性能：配方优化前，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.68，配方优化后，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.51。
实施例 10
⑴ 推进剂组成(质量百分比)
⑵ 推进剂性能：配方优化前，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.69，配方优化后，推进剂11MPa～19MPa的压强指数为0.53。

Claims (5)

1.一种降低固体推进剂高压压强指数的配方，在固体推进剂体系中加入下列组分（质量百分比），包括：粘合剂体系、氧化剂、硝胺炸药、高能炸药、固化剂、稳燃剂，其特征在于：20%～30%的粘合剂体系包括粘合剂和增塑剂组分，0%～15%的氧化剂为高氯酸铵AP，30%～45%的硝胺炸药为奥克托金HMX或黑索今RDX中的一种，高能炸药为质量百分比10%～30%、粒度8μm～200μm的钝感高能炸药FOX-7，1.0%～2.0%的固化剂，0.5%～2.0%的稳燃剂。
2.根据权利要求1所述的降低固体推进剂高压压强指数的配方，其特征是：粘合剂由以下一种或一种以上的成分组合，包括：聚端羟基环氧乙烷－四氢呋喃共聚醚PET，端羟基聚醚HTPE，聚乙二醇PEG，聚叠氮缩水甘油醚GAP，3,3-二叠氮甲基-氧丁环/四氢呋喃共聚醚BAMO/THF；增塑剂由以下一种或一种以上的成分组合，包括：硝化甘油NG，丁三醇三硝酸酯BTTN，二缩三乙二醇二硝酸酯TEGDN，三羟甲基乙烷三硝酸酯TMETN，双2,2-二硝基丙醇缩乙醛和缩甲醛混和物BDNPF/A，一缩二乙二醇二硝酸酯DEGDN，葵二酸二辛酯KZ。
3.根据权利要求1所述的降低固体推进剂高压压强指数的配方，其特征是：钝感高能炸药FOX-7的优化参数是：粒度为8μm、80μm、150μm，纯度为不小于98%，水分含量不大于0.05%。
4.根据权利要求1所述的降低固体推进剂高压压强指数的配方，其特征是：固化剂由以下一种或一种以上的异氰酸酯类化合物组合，包括：甲苯二异氰酸酯TDI、六次甲基二异氰酸酯HDI、多官能度异氰酸酯N-100、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI。
5.根据权利要求1所述的降低固体推进剂高压压强指数的配方，其特征是：稳燃剂选用高熔点碳化锆ZrC，或者以下高熔点金属氧化物的一种：TiO2、MgO、NiO、Al2O3等。
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