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[会员原创] 高能固体推进剂讨论帖

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三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-20 20:11 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层 |阅读模式

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翻了翻本版,没有介绍弹道导弹高能固体推进剂的帖子,这里发一些公开报道的资料信息,以供版友分析讨论。

高能固体推进剂是先进战略、战术导弹发动机的动力源,其性能直接影响导弹武器的作战效能和生存能力。近几年,先进固体火箭发动机提出了固体推进剂能量不断提高、标准静态燃速小于10mm/s的技术要求。
湖北航天化学技术研究所于2017年开发了一种低燃速高能固体推进剂,其质量组成为:增塑剂17.5%~22.5%、黏合剂6%~7.5%、氧化剂6.0%~8.0%、含能炸药(CL–20,六硝基六氮杂异伍兹烷)48.0%~52.0%、金属燃料(Al粉)14.0%~16.0%、功能助剂(固化剂、交联剂、安定剂和键合剂等)1.0%~4.0%。配方中增塑剂包括A和B两种,A由硝化甘油(NG)和丁三醇三硝酸酯(BTTN)组成,B为丁基硝氧乙基硝胺(BuNENA)或三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)至少一种。该推进剂有效解决了高能量与低燃速相互矛盾的问题,在具备高能量的同时,标准静态燃速可降低至9mm/s以下。
Screenshot_20200120_201044_com.doc88.reader.jpg
hyperion 发表于 2020-1-20 21:30 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
整体级设计(貌似是封头兼做喷管?)以后有望实用化吗?如果实用化,装填系数/干质比能从94%/16.7增加到多少?
 楼主| 三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-20 21:48 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2020-1-20 21:30
整体级设计(貌似是封头兼做喷管?)以后有望实用化吗?如果实用化,装填系数/干质比能从94%/16.7增加到多 ...

可能吧,目前还是传统设计。
hyperion 发表于 2020-1-20 21:57 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-20 21:48
可能吧,目前还是传统设计。

金属氢化物(AlH2、ZrH2等)有可能添加到配方里吗?看有做理论分析的,比冲能因此再提升一点?
 楼主| 三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-20 22:00 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2020-1-20 21:57
金属氢化物(AlH2、ZrH2等)有可能添加到配方里吗?看有做理论分析的,比冲能因此再提升一点?


三氢化铝和二氢化铍是金属含氢化合物,是高能固体推进剂还原剂研究的前沿重点,但是两者性质不稳定容易变化,铍还有毒。
hyperion 发表于 2020-1-20 22:08 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-20 22:00
三氢化铝和二氢化铍是金属含氢化合物,是高能固体推进剂还原剂研究的前沿重点,但是两者性质不稳定容易 ...

记得二氢化镁差不多是最稳定的氢化物,八百度才能分解,比氢化铝/铍稳定得多。有研究用这个的没?就是镁氧燃烧的比能量比铝低不少。
 楼主| 三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-20 22:59 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2020-1-20 22:08
记得二氢化镁差不多是最稳定的氢化物,八百度才能分解,比氢化铝/铍稳定得多。有研究用这个的没?就是镁 ...

还没看到这方面的资料。得保证能量啊,镁的能量肯定低一些。
 楼主| 三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-20 23:04 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2020-1-20 22:08
记得二氢化镁差不多是最稳定的氢化物,八百度才能分解,比氢化铝/铍稳定得多。有研究用这个的没?就是镁 ...

现在我正在研究S17推进剂比H16推进剂可能做了哪些方面的比冲提高。有可能S17推进剂加入了ADN和CL20。
hyperion 发表于 2020-1-21 07:14 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-20 22:59
还没看到这方面的资料。得保证能量啊,镁的能量肯定低一些。

认真差了一下,镁燃烧热大约25MJ/kg,而铝是31MJ/kg,虽然看起来低些。但是1kg镁燃烧只需要0.67kg氧,而铝则需要0.89kg,这么算的话,比能量上镁只是稍微亏大约5.5%。看起来氢化镁至少与铝比应该能有性能增强。
纸飞机 发表于 2020-1-21 08:58 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2020-1-20 22:08
记得二氢化镁差不多是最稳定的氢化物,八百度才能分解,比氢化铝/铍稳定得多。有研究用这个的没?就是镁 ...

密度低,字数补丁
hyperion 发表于 2020-1-21 09:17 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
纸飞机 发表于 2020-1-21 08:58
密度低,字数补丁

按照推进剂中铝占重量13.5%,配方其他成分密度1.8kg/dm3算,推进剂密度1.885。
如果换成氢化镁,按消耗同样氧元素算,占重量9.75%即可,氢化镁密度1.45,那么推进剂密度1.786,降低了大约5%。
 楼主| 三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-21 12:33 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2020-1-21 09:17
按照推进剂中铝占重量13.5%,配方其他成分密度1.8kg/dm3算,推进剂密度1.885。
如果换成氢化镁,按消耗 ...


NEPE推进剂密度一般1.84-1.86克每立方厘米
新一代高能固体推进剂密度至少1.9克每立方厘米左右
能量低5.5%对于战略导弹追求高能固体推进剂来说影响不小了。替代铝粉目前比较靠谱的还是三氢化铝。二氢化铍如果不解决毒性问题短时间内没法应用。
hyperion 发表于 2020-1-21 13:11 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-21 12:33
NEPE推进剂密度一般1.84-1.86克每立方厘米
新一代高能固体推进剂密度至少1.9克每立方厘米左右
能量低 ...

是说镁氧的比能量比铝氧低,但是氢化镁不差呀。氢化镁的效果只比氢化铝差点,但还是比金属铝强不少的。关键是氢化镁稳定呀,氢化铝好像只能支持几个月的储存,或许用在火箭助推器上更合适。
hyperion 发表于 2020-1-21 13:12 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-21 12:33
NEPE推进剂密度一般1.84-1.86克每立方厘米
新一代高能固体推进剂密度至少1.9克每立方厘米左右
能量低 ...

话说为啥不靠谱氢硼化物呢?比如四氢化硼锂啥的,稳定性比氢化铝强,含氢更高
hyperion 发表于 2020-1-21 13:14 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-21 12:33
NEPE推进剂密度一般1.84-1.86克每立方厘米
新一代高能固体推进剂密度至少1.9克每立方厘米左右
能量低 ...

话说对于潜射弹,非常在意推进剂的密度比冲。但对于陆射弹,牺牲密度换比冲大些是值得的吧?
 楼主| 三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-21 13:25 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
纸飞机 发表于 2020-1-21 08:58
密度低,字数补丁


几个问题
八硝基立方烷的氧含量是正还是负,能不能作为氧化剂代替AP?
ADN、HNF的氧含量高,可以作为氧化剂部分替代AP?
HMX、RDX、CL20、氧含量都低,不能作为氧化剂,只能作为含能化合物?

还有TNAZ、DNAF、DNTF呋咱化合物以及TAZ高氮化合物,氧含量低,也不是氧化剂

HNFX、HANF、HADN、TAZDN、HAZDN,似乎氧含量是正的,可以作为氧化剂?

论文对CL20的称呼一会儿氧化剂一会儿高能化合物。。。
Screenshot_20200121_133811.jpg
 楼主| 三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-21 13:28 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2020-1-21 13:12
话说为啥不靠谱氢硼化物呢?比如四氢化硼锂啥的,稳定性比氢化铝强,含氢更高


三氢化铝之类的金属氢化物还有跟含能增塑剂和氧化剂不相容的问题。就比如HNF高能化合物也有跟粘合剂不相容的问题。
 楼主| 三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-21 13:59 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2020-1-21 13:14
话说对于潜射弹,非常在意推进剂的密度比冲。但对于陆射弹,牺牲密度换比冲大些是值得的吧?

新一代推进剂要求密度比冲比NEPE推进剂提高5%,得益于高密度高能化合物的使用,推进剂密度和比冲都要增加
hyperion 发表于 2020-1-21 14:05 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-21 13:59
新一代推进剂要求密度比冲比NEPE推进剂提高5%,得益于高密度高能化合物的使用,推进剂密度和比冲都要增加

想要密度、比冲双增加,现在就是极限了吧?想要再增加似乎就得牺牲密度换比冲?
hyperion 发表于 2020-1-21 14:08 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
三过氧化三丙酮 发表于 2020-1-21 13:25
几个问题
八硝基立方烷的氧含量是正还是负,能不能作为氧化剂代替AP?
ADN、HNF的氧含量高,可以作为 ...

如果按最佳比冲下的氧平衡为O的话,八硝基立方烷肯定是正氧平衡,C在推进剂里应该烧成CO与CO2混合物,甚至全是CO。可炸药的氧平衡一般好像是按照C变成CO2,H变成H2O算的,此时自然就是O氧平衡了吧?
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