一种低烧蚀性高能低特征信号推进剂制造技术

本方案公开了一种低烧蚀性高能低特征信号推进剂，该低烧蚀性高能低特征信号推进剂包含以质量百分含量计的如下组分：聚醚粘合剂：5.5％～10.2％；含能增塑剂：7.7％～15.0％；硝胺炸药：35％～52％；氧化剂：25％～38％；金属燃料：0％～2.0％；非金属燃料：1.0％～3.0％；功能助剂：2.70％～3.26％。推进剂的固含量在73％～78％之间，该推进剂具备较低的氧系数、较高的能量，对喷喉的烧蚀小，特征信号低，可以满足先进战术导弹内弹道性能稳定、隐身性好的较高要求。较高要求。

【技术实现步骤摘要】
一种低烧蚀性高能低特征信号推进剂


[0001]本专利技术涉及固体推进剂制备
，特别涉及一种低烧蚀性高能低特征信号推进剂。

技术介绍

[0002]喉衬是固体火箭发动机喷管的关键部件，在发动机工作过程中，其面临着高温、高压、含固体颗粒的高速燃气冲刷造成的机械剥蚀及燃气流中的H2O、
·
OH自由基、CO2等氧化性组分造成的热化学烧蚀，导致型面退移、喉径扩大，最终导致发动机工作稳定性和安全性降低。随着战术导弹与火箭射程的增加和性能的不断提升，发动机的工作时间不断延长，推进剂能量不断提高，对喉衬等抗烧蚀材料的性能要求逐渐提升。钨渗铜材料是一种特殊的金属复合材料，兼具了钨和铜两种材料的优点：抗高温、耐烧蚀、高强度、高硬度、良好的导热性等，而且利用铜在高温下挥发形成的发汗制冷作用，能降低钨铜表面温度，因而具有很好的耐高温气流冲刷的能力。然而在实际的小推力、长航时战术型号研究中发现，钨渗铜喉衬在不足30s的工作时间内即出现了穿火、泄压故障，远低于≥140s的续航要求。对于类似的高温难熔合金类喉衬材料，同样难以抵抗长时间的烧蚀。固体推进剂是影响喉衬烧蚀大小的重要因素之一，不同配方的固体推进剂由于具有不同的燃温、燃气中包含不同含量的氧化性组分和固体粒子，因此对喉衬的烧蚀程度也不同。硝酸酯增塑聚醚推进剂(NEPE推进剂)是目前世界各国高能推进剂的重点研究方向。常规的NEPE推进剂由于燃温高、燃气中氧化性组分和固体粒子含量高，对喉衬烧蚀严重，不能满足长航时发动机的需求。而且由于燃气流产生的一次烟、二次烟和二次火焰极易暴露导弹的弹道轨迹，破坏了导弹的隐身性能，降低了导弹及其发射平台的战场生存能力。

技术实现思路

[0003]本方案的一个目的在于提供一种低烧蚀性高能低特征信号推进剂，该推进剂引入了非金属燃料(DAT、AC、ODA)，氧/燃比(燃气中氧化性组分/燃料之比)显著降低，实现了适中的燃温、对喉衬的烧蚀小、特征信号低、较高的能量，满足了先进战术导弹追求的内弹道性能稳定、隐身性好的较高要求。
[0004]为达到上述目的，本方案如下：
[0005]一种低烧蚀性高能低特征信号推进剂，该低烧蚀性高能低特征信号推进剂包含以质量百分含量计的如下组分：
[0006]聚醚粘合剂：5.5％～10.2％；
[0007]含能增塑剂：7.7％～15.0％；
[0008]硝胺类炸药：35％～52％；
[0009]氧化剂：25％～38％；金属燃料：0％～2.0％；
[0010]非金属燃料：1.0％～3.0％；
[0011]功能助剂：2.70％～3.26％。
[0012]优选的，所述聚醚粘合剂包括环氧乙烷
‑
四氢呋喃共聚醚(PET)、聚乙二醇(PEG)或聚叠氮缩水甘油醚(GAP)。
[0013]优选的，所述环氧乙烷
‑
四氢呋喃共聚醚为端羟基无规共聚醚，数均分子量为4000～10000g/mol，所述环氧乙烷
‑
四氢呋喃共聚醚分子链中环氧乙烷(EO)单元与四氢呋喃(THF)的比例为1:1；所述聚乙二醇为端羟基乙二醇均聚醚，数均分子量为8000～12000g/mol；所述聚叠氮缩水甘油醚为端羟基叠氮缩水甘油均聚醚，数均分子量为3000～7000g/mol。
[0014]优选的，所述含能增塑剂为硝酸酯类增塑剂；所述硝酸酯类增塑剂由二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)和三羟甲基乙烷硝酸酯(TMETN)中的一种与硝化甘油(NG)和1,2,4
‑
丁三醇三硝酸酯(BTTN)中的一种混合而成，混合物中两种物质的质量比为1:1～1:2.85，增塑剂与粘合剂的质量比为0.75～2.0。优选的，所述硝胺炸药为奥克托今(HMX)和黑索今(RDX)中的一种或两种；所述奥克托今的粒径大小为10μm～100μm，所述黑索今的粒径大小为50μm～300μm。优选的，所述氧化剂为高氯酸铵(AP)；所述高氯酸铵包括GJB617A
‑
2003B级中的I类、II类、III类和Q/G 189
‑
2009中的IV类中的一种或几种。优选的，所述金属燃料为铝粉，所述铝粉为符合GJB1738A
‑
2015规定、牌号为FLQT1、FLQT3和FLQT5中的一种或几种。优选的，所述非金属燃料包括烷烃类燃料和酰胺类燃料；所述烷烃类燃料与所述酰胺类燃料的质量比为1:3～1:1；所述烷烃类燃料包括碳氢燃料(DAT)，所述酰胺类燃料为草酰胺(ODA)或偶氮二甲酰胺(AC)。
[0015]优选的，所述碳氢燃料为一种烷烃，白色片状晶体，分子式为C
16
H
30
，粒度d
50
为50μm～100μm，纯度大于99％；
[0016]所述草酰胺的纯度大于等于98％，以硫酸盐计的灼烧残渣的含量小于等于0.1％；
[0017]所述偶氮二甲酰胺AC的纯度大于97％，过40目筛的余物含量小于0.2％。
[0018]优选的，所述功能助剂包括交联剂，键合剂，固化剂，固化催化剂和安定剂；所述交联剂为三乙烯二胺(TEDA)；所述键合剂包括小分子键合剂和中性聚合物键合剂；
[0019]所述固化剂为六次甲基二异氰酸酯水合物(N100)和甲苯二异氰酸酯(TDI)的一种或几种；
[0020]所述固化催化剂为二月桂酸丁基锡(T12)。
[0021]优选的，所述推进剂中固含量为73.0％～78.0％。
[0022]本方案的有益效果如下：
[0023]1.本方案通过对组成推进剂的各组份及其含量进行选择和优化设计，降低金属燃料铝和氧化剂的含量，同时引入了非金属燃料(DAT、ODA、AC)，获得了一种兼具高能低特征信号推进剂和富燃料推进剂两种推进剂的优点的低烧蚀性高能低特征信号推进剂，该推进剂一方面保留了NEPE推进剂较高的能量性能，实测标准比冲≥240s(2352N
·
s/kg，6.86MPa)、密度≥1.70g/cm3(20℃)，另一方面采用富含C、H、N元素的非金属燃料取代金属燃料，推进剂氧系数大大降低，由普通高能低特征信号推进剂氧系数高于2.5降至1.9以下，减少了固体火箭发动机燃气流对喉衬的机械剥蚀和热化学烧蚀。此外，降低了尾焰的一次烟和二次烟，提高了导弹的隐身性能，满足了先进战术导弹追求的内弹道性能稳定、隐身性好的较高要求。因此，本方案的推进剂大幅度拓宽了高能低特征信号推进剂的应用范围。
[0024]2.本方案提供的推进剂配方中引入了碳氢燃料DAT与酰胺类燃料ODA、或AC的组
合，这类燃料自身需要吸热分解，因而能够降低推进剂的燃烧温度，从而降低了推进剂的燃气热流对喉衬的热烧蚀；此外，这类燃料中仅含还原性元素C、H及中性N元素，推进剂的氧系数显著降低，而且燃烧能释放大量不参与反应的N2，使燃气成为富氮的气体，进一步对H2O、
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OH、CO2等氧化性组分起到稀释作用，两种作用协本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低烧蚀性高能低特征信号推进剂，其特征在于，该低烧蚀性高能低特征信号推进剂包含以质量百分含量计的如下组分：聚醚粘合剂：5.5％～10.2％；含能增塑剂：7.7％～15.0％；硝胺炸药：35％～52％；氧化剂：25％～38％；金属燃料：0％～2.0％；非金属燃料：1.0％～3.0％；功能助剂：2.70％～3.26％。2.根据权利要求1所述的低烧蚀性高能低特征信号推进剂，其特征在于：所述聚醚粘合剂包括环氧乙烷
‑
四氢呋喃共聚醚、聚乙二醇或聚叠氮缩水甘油醚。3.根据权利要求2所述的低烧蚀性高能低特征信号推进剂，其特征在于：所述环氧乙烷
‑
四氢呋喃共聚醚为端羟基无规共聚醚，数均分子量为4000～10000g/mol，所述环氧乙烷
‑
四氢呋喃共聚醚分子链中环氧乙烷单元与四氢呋喃的比例为1:1；所述聚乙二醇为端羟基乙二醇均聚醚，数均分子量为8000～12000g/mol；所述聚叠氮缩水甘油醚为端羟基叠氮缩水甘油均聚醚，数均分子量为3000～7000g/mol。4.根据权利要求1所述的低烧蚀性高能低特征信号推进剂，其特征在于：所述含能增塑剂为硝酸酯类增塑剂；所述硝酸酯类增塑剂由二缩三乙二醇二硝酸酯和三羟甲基乙烷硝酸酯中的一种与硝化甘油和1,2,4
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丁三醇三硝酸酯中的一种混合而成，混合物中两种物质的质量比为1:1～1:2.85，增塑比0.75～2.0。5.根据权利要求1所述的低烧蚀性高能低特征信号推进剂，其特征在于：所述硝胺炸药为奥克托今和黑索今中的一种或两种；所述奥克托今的粒径大小为10μm～100...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋，赵敏，张天福，尹必文，周先民，宋琴，张怀龙，曹满山，李鑫，
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：