DNTF-CMDB推進劑燃燒性能的調(diào)節(jié)

鄭 偉，王江寧，宋秀鐸，袁志鋒，王明星，謝 波

（西安近代化學(xué)研究所，陜西 西安710065）

引 言

3，4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）是一種新型的高能量密度化合物［1］，在推進劑中用DNTF 部分或全部取代RDX／HMX 可提高推進劑的能量［2］。研究結(jié)果表明，DNTF 可以應(yīng)用于改性雙基推進劑中［3-4］。

含DNTF改性雙基推進劑燃燒性能的研究結(jié)果 表 明［2，5］，隨著DNTF含量的增加，推進劑的壓強指數(shù)逐漸增大，含DNTF質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的改性雙基推進劑在8～14MPa壓強范圍內(nèi)的壓強指數(shù)為0.38。較大的壓強指數(shù)限制了DNTF在推進劑中的工程化應(yīng)用。為了進一步降低其壓強指數(shù)，本研究以含DNTF（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%）的改性雙基推進劑為對象，對其燃燒性能進行了研究，并取得了較好的效果。

1 實 驗

1.1 樣品的制備

實驗樣品采用傳統(tǒng)雙基推進劑壓伸工藝（吸收、熟化、光輥壓延）制備。推進劑配方如表1 所示，DNTF 由西安近代化學(xué)研究所生產(chǎn)，純度大于99%，NC和NG 由四川川安化工廠生產(chǎn)，表1配方中的其他組分為二號中定劑（C2）和凡士林（V）。

采用GJB770B-2005方法706.1靶線法測定推進劑燃速，實驗溫度20℃。

表1 DNTF-CMDB推進劑配方Table 1 Formulations of propellant containing DNTF

2 結(jié)果和討論

2.1 銅鹽對燃燒性能的影響

圖1是兩種不同銅鹽對DNTF-CMDB 推進劑燃燒性能的影響。由圖1 可知，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.6%的芳香族銅鹽E-Cu 后，SY1 推進劑在6～16MPa下的壓強指數(shù)為0.61，相關(guān)系數(shù)R為0.983。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.6%的脂肪族銅鹽F-Cu后，SY2 推進劑在6～16MPa 下的壓強指數(shù)為0.48，R為0.976。在10～16MPa下，SY2比SY1的燃速降低了1.71～3.47mm／s；在6～16MPa下的壓強指數(shù)降低了21%。

由此可知，脂肪族銅鹽F-Cu 可降低推進劑在高壓下的燃速和壓強指數(shù)。

圖1 兩種銅鹽對推進劑燃速的影響Fig.1 Effect of two copper salts on burning-rate of propellant

2.2 鉛鹽對燃燒性能的影響

圖2是4種鉛鹽對推進劑燃燒性能的影響。在6～16 MPa下，SY2、SY3、SY4和SY5推進劑的壓強指數(shù)分別為0.48、0.80、0.24和0.72，R值分別為0.976、0.988、0.993 和0.970。在6MPa 下，SY4 和SY3 推進劑的燃速分別為18.64 和7.83mm／s，前者比后者提高了138%，且SY4 比SY3的壓強指數(shù)降低了70%。

由此可知，芳香鉛鹽可提高推進劑在低壓下的燃速，且芳香鉛鹽與脂肪酸銅鹽配合使推進劑在6～16MPa的壓強指數(shù)降到0.3以下。

圖2 鉛鹽對推進劑燃速的影響Fig.2 Effect of lead salts on burning-rate of propellant

2.3 NC與NG 配比對燃速的影響

圖3是NC與NG 的質(zhì)量比對推進劑燃燒性能的影響。由圖3可知，隨著NC 與NG 質(zhì)量比的減小，推進劑的燃速增加，壓強指數(shù)增大。在6～16MPa下，SY6 推進劑的壓強指數(shù)為0.42，R為0.992；SY4的壓強指數(shù)為0.24，R為0.993；SY7的壓強指數(shù)為0.09，R為0.981。

由此可知，適當(dāng)控制配方中NG 的含量可降低推進劑的壓強指數(shù)。

2.4 增塑劑對燃燒性能的影響

圖4是分別用NG 和TEGEN 作增塑劑時，對推進劑燃燒性能的影響。SY4 用NG 為增塑劑，SY8以TEGEN 為增塑劑。由圖4可知，配方SY8和SY4在6～16MPa下的壓強指數(shù)分別為0.05和0.24?？梢?，以TEGEN 作增塑劑時，推進劑的燃燒性能較好。

圖3 NC與NG 配比對推進劑燃速的影響Fig.3 Effect of the mass ratio of NC and NG on burning-rate of the propellant

圖4 不同增塑劑對推進劑燃速的影響Fig.4 Effect of the different plasticizers on burning-rate of propellant

2.5 內(nèi)彈道穩(wěn)定劑對燃燒性能的影響

圖5是不同的內(nèi)彈道穩(wěn)定劑對推進劑燃燒性能的影響。

圖5 內(nèi)彈道穩(wěn)定劑對推進劑燃速的影響Fig.5 Effect of the different inner ballistic stabilizers on burn-rate of the propellant

由圖5可知，3個配方均產(chǎn)生明顯的平臺燃燒，SY9在6～14MPa 下的壓強指數(shù)為0.10，R為0.983；在6～12MPa下的壓強指數(shù)為0.11，R為0.980。SY4 在6～14MPa 下的壓強指數(shù) 為0.23，R為0.992。SY10在6～12MPa下的壓強指數(shù)為0.06，R為0.978?？梢娂尤隡gO 后，推進劑在平臺燃燒區(qū)間的燃速降低，6～12MPa下的壓強指數(shù)減小。加入Al2O3后，推進劑在平臺燃燒區(qū)間的燃速增加，平臺區(qū)間6～14MPa的壓強指數(shù)從0.10增加到0.23。

由此可知，采用MgO 作為內(nèi)彈道穩(wěn)定劑可降低推進劑的壓強指數(shù)。

3 結(jié) 論

芳香鉛鹽與脂肪酸銅復(fù)配，降低NG 的含量、用TEGEN 作為增塑劑、用MgO 作為內(nèi)彈道穩(wěn)定劑均可降低推進劑的壓強指數(shù)。

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