一种平台燃烧的含硼富燃料推进剂制造技术

本发明专利技术涉及一种平台燃烧的含硼富燃料推进剂，该推进剂通过调节氧化剂种类和级配、引入新型添加剂等技术途径，有效降低了推进剂的压强指数，解决了含硼推进剂在冲压发动机工作压力急剧变化时燃速变化大，从而导致弹道性能不稳定和发动机工作的可靠性降低的问题。在不影响推进剂综合性能的前提下使推进剂在冲压发动机工作压力急剧变化时燃速基本保持不变，实现了推进剂的平台燃烧，提高了推进剂的弹道性能和发动机工作可靠性，为固体冲压发动机的应用提供了重要的技术支撑，具有广阔的应用前景。

A platform burning boron rich fuel propellant

【技术实现步骤摘要】
一种平台燃烧的含硼富燃料推进剂
本专利技术属于固体冲压发动机用富燃料推进剂领域，具体涉及平台燃烧的含硼富燃料推进剂。
技术介绍
固体火箭冲压发动机有机地结合了固体火箭发动机和吸气式发动机的优点。与固体火箭发动机相比，由于利用空气中的氧气作氧化剂，大幅度提高了推进剂的能量，比冲为固体火箭发动机的2～4倍；与吸气式发动机相比，由于采用内型面压缩进气原理，省略了旋转部件等复杂结构，发动机结构得到简化。因此，以固冲发动机为动力的导弹具有体积小、重量轻、射程远的特点，可以实现全程有动力飞行，增强导弹的突防能力和末段攻击能力。弹药武器的发展过程是围绕着射程、精度、威力这三个目标而展开的，而在现代战争格局中对常规弹药武器射程的要求更加迫切和突出。在战争中使用远射程武器能够大大加强火力压制能力，增加打击范围，提高战时生存能力。冲压发动机作为增程动力装置广泛应用于导弹、炮弹、火箭弹等弹箭武器上。在装药质量相同的情况下，冲压发动机具有更高的比冲。将冲压发动机应用于传统的火箭弹武器，能够大大提高火箭弹的射程。采用冲压发动机技术进行增程，与其他增程技术相比，具有简单的结构设计、较高增程效率、较高的终点动能等方面的优势，己经成为各国军事专家研究的重点。就国外冲压发动机增程弹药的发展现状看，中大口径弹药采用冲压增程技术后其射程增程效率达到了100％，将冲压发动机应用到传统火炮、火箭武器系统上符合当前国防局势的需要。燃速和压强指数是推进剂弹道性能的重要指标，而推进剂燃烧过程中压强指数近似为0的燃烧称为平台燃烧。为了保证弹道性能稳定和发动机工作的可靠性，一般火箭炮及增程火炮所采用的固冲发动机都要求推进剂能够在宽压强范围能够稳定燃烧，这就需要固体推进剂具有低的压强指数，保持平台燃烧。然而，固体冲压发动机采用的含硼推进剂燃速受工作压力变化影响较大，具有较高的压强指数，在复杂的工作环境中燃速不稳定，制约了其应用。降低含硼富燃料推进剂的压强指数，实现推进剂在宽工作压强范围内保持稳定燃烧，满足未来远程火箭弹增程动力装置对高性能富燃料推进剂的需求问题，应用前景广阔。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种含硼富燃料推进剂，该推进剂通过调节氧化剂种类和级配、引入新型添加剂等技术途径，在不改变推进剂其他性能的同时有效降低了推进剂的压强指数。解决了含硼推进剂在冲压发动机工作压力急剧变化时燃速变化大，从而导致弹道性能不稳定和发动机工作的可靠性降低的问题。在不影响推进剂综合性能的前提下使推进剂在冲压发动机工作压力急剧变化时燃速基本保持不变，实现了推进剂的平台燃烧，提高了推进剂的弹道性能和发动机工作可靠性。本专利技术涉及如下技术方案，一种含硼富燃料推进剂，包括如下质量配比的组分：粘合剂体系：17％～28％；氧化剂：28％～37％；燃料：30％～40％；辅助金属燃料：3％～8％；性能调节剂：2％～5％；所述氧化剂为高氯酸铵(AP)、高氯酸钾(KP)；所述氧化剂包括按颗粒度分类的以下类型中Ⅳ类与其他一类或多类的组合：Ⅰ类(280～360μm)、Ⅲ类(90～140μm)、Ⅳ类(5～15μm)、Ⅴ类(0.5～2μm)中的一种或组合。Ⅳ类氧化剂有利于降低推进剂压强指数，含量越高，压强指数相对越低，但是推进剂其它性能会受到影响，这就需要增加功能助剂TEPE和MAPO的用量；推进剂中的性能调节剂包括聚乙二醇单端醚(TEPE)，性能调节剂聚乙二醇单端醚(TEPE)是一种具有多种功能的性能调节剂，专利ZL201611127349.7公开了其合成方法，试验证明，TEPE在推进剂中参与反应，可以提高Ⅳ类氧化剂与推进剂基体的键合效果，并且能够在不影响燃烧性能的情况下延缓燃烧调节剂的催化作用。进一步的，上述粘合剂体系包含粘合剂、固化剂以及增塑剂，其中粘合剂为端羟基聚丁二烯，固化剂为六甲撑二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)中的一种或组合，增塑剂为癸二酸二异辛酯(DOS)、乙酰柠檬酸三乙酯(ATC)中的一种或组合，其中增塑剂含量为1～5％，如果增塑剂用量超过5.5％会导致推进剂力学性能急剧下降，不具备使用价值。进一步的，上述燃料为硼和/或碳化硼，粒径为1～10μm。进一步的，上述辅助金属燃料为镁(Mg)、铝(Al)、钛(Ti)中的一种或组合。上述辅助金属燃料为球形，粒径为1～30μm。进一步的，上述性能调节剂还包括燃烧调节剂与卵磷脂、聚乙二醇单端醚(TEPE)、三[1-(2-甲基)氮丙啶基]氧化膦(MAPO)、N-甲基对硝基苯胺(MNA)、N,N-二苯基对苯二胺(DPPD)、N-苯基-2-萘胺(防老剂D)、N-苯基-N-环己烷基对苯二胺(防老剂4010)中的一种或多种的混合。更进一步的，上述燃烧调节剂为氧化铁(Fe2O3)、四氧化三铁(Fe3O4)、五氧化二钒(V2O5)中的一种或组合，其含量推进剂总质量的1～2.8％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、通过调节氧化剂种类和级配、引入新型添加剂等技术途径，有效降低了推进剂的压强指数，实现了推进剂的平台燃烧。2、解决了含硼推进剂在冲压发动机工作压力急剧变化时燃速变化大，从而导致弹道性能不稳定和发动机工作的可靠性降低的问题。在不影响推进剂综合性能的前提下使推进剂在冲压发动机工作压力急剧变化时燃速基本保持不变，提高了推进剂的弹道性能和发动机工作可靠性。具体实施方式下面再结合具体的实施例进行详细说明。实施例1一种含硼富燃料推进剂，其配方组成及含量如表1所示。表1：实施例1的推进剂配方上述配方推进剂的性能列于表2。表2：表1配方推进剂的性能实施例2一种含硼富燃料推进剂，其配方组成及含量如表3所示。表3：实施例2的推进剂配方上述配方推进剂的性能列于表4。表4：表3配方推进剂的性能实施例3一种含硼富燃料推进剂，其配方组成及含量如表5所示。表5：实施例3的推进剂配方上述配方推进剂的性能列于表6。表6：实施例3配方推进剂的性能实施例4一种含硼富燃料推进剂，其配方组成及含量如表7所示。表7：实施例4的推进剂配方上述配方推进剂的性能列于表8。表8：实施例4配方推进剂的性能实施例5一种含硼富燃料推进剂，其配方组成及含量如表9所示。表9：实施例5的推进剂配方表10：实施例5配方推进剂的性能上述实施例1-5，通过调节Ⅳ类氧化剂用量和燃烧调节剂用量等手段有效降低了推进剂压强指数，实现了平台燃烧。引入新型性能调节剂聚乙二醇单端醚(TEPE)是提高了Ⅳ类氧化剂与推进剂基体的键合效果，在不影响燃烧性能的情况下延缓燃烧调节剂的催化作用，并保证了推进剂的力学性能不受影响。对比实施例<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平台燃烧的含硼富燃料推进剂，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：/n粘合剂体系：17％～28％；/n氧化剂：28％～37％；/n燃料：30％～40％；/n辅助金属燃料：3％～8％；/n性能调节剂：2％～5％；/n所述氧化剂为高氯酸铵、高氯酸钾中的一种或组合；/n所述氧化剂包括以下按颗粒度大小进行分类中的Ⅳ类与其他一类或类的组合：Ⅰ类为280～360μm、Ⅲ类为90～140μm、Ⅳ类为5～15μm、Ⅴ类为0.5～2μm；/n所述性能调节剂中包括聚乙二醇单端醚。/n

【技术特征摘要】
1.一种平台燃烧的含硼富燃料推进剂，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：
粘合剂体系：17％～28％；
氧化剂：28％～37％；
燃料：30％～40％；
辅助金属燃料：3％～8％；
性能调节剂：2％～5％；
所述氧化剂为高氯酸铵、高氯酸钾中的一种或组合；
所述氧化剂包括以下按颗粒度大小进行分类中的Ⅳ类与其他一类或类的组合：Ⅰ类为280～360μm、Ⅲ类为90～140μm、Ⅳ类为5～15μm、Ⅴ类为0.5～2μm；
所述性能调节剂中包括聚乙二醇单端醚。


2.根据权利要求1所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于：所述粘合剂体系包含粘合剂、固化剂以及增塑剂；其中粘合剂为端羟基聚丁二烯；固化剂为六甲撑二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或组合；增塑剂为癸二酸二异辛酯、乙酰柠檬酸三乙酯中的一种或组合，其中增塑剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞爱民，肖金武，陈涛，张先瑞，刘建江，黄凌，李建华，王园园，王锐，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42