一种非铅双基推进剂燃烧性能调节

与铜盐 和炭黑组成 复合 催化体 系 ， 能显著 提高双基 系推
１ 引 言
目前 双 基 系 推 进 剂 广 泛 使 用 毒 性 较 大 的 铅 化 合 物
进剂燃 速 ， 降低压强指 数。深圳大学洪伟 良 等 采用室
温 固化 制 备 纳 米 Ｂ ｏ 并 应 用 于 Ｒ — ＭＤＢ推 进 剂 ｉ ， ＤＸＣ
Ｇａ． ｉ ｕ含量 降低 ， 进 剂燃 速 下 降 ， ａ— ｉ ｕ含 量 １ Ｃ Ｂ 推 Ｇｌ Ｃ Ｂ
推进 剂 燃 速 的 目的 ， 催 化 剂 含 量 由 ４ ５ 降 低 至 将 ．％
３ ０％ ， 终 了 解 Ｇａ— ｉ ｕ对 绿 色 非 铅 推 进 剂 燃 烧 性 ． 最 ｌＢ Ｃ
由 表 ３ Ｇ ｌ ｉ ｕ催 化 双 基 推 进 剂 的 平 台 效 果 较 ， ａ— Ｃ Ｂ 佳， ６～１ ａ压 力 范 围 内 ， 强 指 数 在 ０ ２左 右 。 ＭＰ ５ 压 ．
含 能 材 料
２１ ０ １年 第 １ ９卷 第 ４期 （ ０ ４ ９ ４ ５— ０ ）
皮文 丰 ，宋 秀铎 ，张超 ，谢 波 ，王 江 宁 ，赵凤 起
５ ｍｍ × ５ ｍｍ × ６ １ ０ｍｍ的 燃 速 药 条 。
２ ３ 燃 速 测 定 ．
为 更加准 确地 分析 推 进剂 燃 烧性 能 的变 化 规律 ，
铅 化 合 物 的 重 要 意 义 ， 着 重 研 究 了 铋 氧 化 物 作 推 进 剂 并
燃烧 催化剂 及其催化 作 用效 果 。美 国专 利 报道 了一
种 由 羟 基 苯 甲酸 铋 盐 和 铜 盐 混 合 物 催 化 的 无 铅 双 基 推 进 剂 配 方 在 ２ ． ３ ａ之 间 呈 现 平 台 和 麦 撒 燃 烧 ０ ７～ ５ＭＰ 效 应 ； 研 究 了柠 檬 酸 铋 、 杨 酸 铋 与 炭 黑 复 合 催 化 剂 并 水 在 复 合 推 进 剂 中 的应 用 。英 国 合 成 了 ８ 雷 索 辛 酸 铋 一
ｅｘ ｐｏｎ ｔｉ ｆｅｒ ｔｐｒ ｓ ｕｒ ｏｎ ｅｎ ｎ ｄｉｆ ｅｎ ｅ ｓ ｚ ｅｓ ｅ
加 量 （ ．％ ） ４５ 的情 况下对 该双 基推 进剂 燃烧 性 能 的影 响规律 。为 了进 一 步 了解 Ｇａ— ｉｕ催 化剂 含 量 对 推 ｌ Ｃ Ｂ
进 剂 燃 烧 性 能 的影 响 ， 期 望 以 较 少 添 加 量 ， 到 调 节 并 达
作为 燃烧催 化 剂 ， 随着人 们环境 意 识 的增强 ， 色 固体 绿
推 进 剂 技 术 的 兴 起 ， 铅 推 进 剂 的 应 用 将 受 到 很 大 的 含
中， 能提 高推进剂燃速 ， 降低燃烧压力 指数 。 并
关 于含铋 盐催 化 剂 的研 究 主 要 处 于 实验 室 阶段 ，
的 新 型 有 机 铋 铜 复 盐 （ ａ— ｉｕ 催 化 双 基 推 进 剂 ， Ｇ ｌ Ｃ ） Ｂ 着 重 研 究 新 型 推 进 剂 燃 烧 性 能 的 调 节 技 术 ， Ｇａ— ｉｕ 为 ｌ Ｃ Ｂ 催 化剂 应用 于推进 剂装 药工 程做 准备 。
俄罗斯专 家 从生 态安 全 的角 度分 析 了铋 盐替 代
且 随 着 催 化 剂 含 量 由 ３ ０ 增 加 至 ４ ５％ ， 烧 压 强 ．％ ． 燃
能 的催 化 作 用 。 试 验 配 方 设 计 如 表 ２ 表 ２ 中 三 种 配 。 方 燃 烧 试 验 结 果 如 图 １所 示 。
表 ２ 不 同类 型 和 含量 催 化 剂 的 推 进 剂 配 方组 成
（ ＮＧ） 醋 酸 甘油 酯 （ Ａ） 吉 钠 （ Ｎ ） 、 Ｔ 和 ＤＩ Ａ） 以及 添加 不 同 粒 径 炭 黑 的方 法 ， 究 了 非 铅 绿 色 推 进 剂 燃 烧 性 能 调 节 技 术 。 结 果 表 明 ， 研 采 用 新 型催 化 剂 Ｇａ— ｉ ｕ １ ａ下 推 进 剂 燃 速 可 在 １ ． ２～ ５ ７ ｌ Ｃ ， ０ ＭＰ Ｂ ９ ２ ． ７ ｍｍ ・ 之 间 调 节 ； ３ Ｓ ６～ ＭＰ 燃 速 压 强 指 数 ０ ２左 右 ， １ ａ ５ ． 加 入 炭黑 后 ， ２ ａ下 推 进 剂 燃 烧 平 台效 应 明显 ， 燃 烧 性 能 较 佳 ， 以 在 推 进 剂 装 药 中 应 用 。 ８～ ２ ＭＰ 其 可
（ 安 近 代 化 学 研 究所 ，陕 西 西 安 ７ ０ ５） 西 １ ６ ０
摘
要 ：改 变 新 型 有 机 铋 铜 复 盐 （ ｌ ｉ ｕ 催 化 剂 的 含 量 ， 用 不 同类 型 和含 量 配 比 的增 塑 剂 （ 二 甲酸 二 乙 酯 （ Ｐ 、 化 甘 油 Ｇａ— Ｃ ） Ｂ 采 苯 ＤＥ ） 硝
一
种 非 铅 双 基 推 进 剂燃 烧 号 ：１ ０ —９ （ ０１ ） ４ ０ ０ ０ ６９ ４１ ２ １ ０ －４ ５—５ ０
一
种 非 铅 双 基 推 进 剂 燃 烧 性 能 调 节
皮文丰， 宋秀铎， 超， 波， 张 谢 王江宁， 赵凤起
２ ２ 试 验 样 品 制 备 ．
收 稿 日期 ： ０ － ９ ０ 修 回 日期 ： ０ １ ０ —４ ２ １ ０ —６； ０ ２ １ － １１
作 者 简 介 ： 文 丰 （ ８ 皮 １ ３一）， ， 程 师 ， 事 固 体 推 进 剂 应 用 技 术 研 ９ 男 工 从
究 。ｅ ｍａＩ ｉ ｎｅ ｇ １ ３ ｃ ｍ — ｉ ：ｐｗｅ ｆｎ ＠ ． ｏ ６
将 配 方 Ａ 、 ２ 和 Ａ 的 燃 速 数 据 在 不 同 的 压 强 范 围 １Ａ ３ 内 按 照 燃 速 压 强 公 式 进 行 拟 合 回 归 ， 压 强 指 数 ｎ和 其
燃 速 系 数 如 表 ３所 示 。
表 ３ 不 同压 强 范 围 内催 化 剂 对 推 进 剂 燃 速压 强 指 数 的 影 响
体 系 更 为 显 著 的 催 化 作 用 ， 推 进 剂 燃 速 提 高 了 使
１～ ２ｍｍ ・ ～。 比 较 Ａ 和 Ａ 曲 线 ， 着 催 化 剂 Ｓ １ ２ 随
右， 基本满 足应 用要求 ， 但是 比成熟铅 铜盐催 化体系 的
优 异 的平 台 燃 烧 性 能 （ 速 压 力 指 数 ０ １ 燃 ． ５左 右 ） 然 仍
Ｔ ｂｌ ３ ａ ｅ Ｅｆ ｃ ｓ ｏ ａ ａｙ ｔ ｃ ｎ ｅ ｔ ｏ ｕ ｎ ｎ ａｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｆ ｔ ｆｃ ｔ ｌｓ ｏ ｔ ｎ ｎ ｂ ｉ ｇ ｒ ｔ ｒ ｓｕ ｅ ｅ ｒ
推 进 剂 静 态 燃 速 测 试 采 用 靶 线 法 ， 度 为 ２ Ｃ， 温 ０ｏ 燃 速 及 压 强 指 数 的 处 理 方 法 按 照 Ｇ Ｂ ７ Ｂ一 ０ ５ Ｊ７０ ２０ 。
对于 Ｒ ＸＣ Ｄ Ｄ — Ｍ Ｂ推 进 剂 ， １ — ６ Ｍ Ｐ 在 ４ ２ ａ压 力 范 围 内
产 生 平 台燃 烧 效 应 ， 速 稳 定 在 ２ 燃 ２ ｍｍ ・Ｓ 。
国 内对 铋 催 化 剂 的研 究 较 少 ， 安 近 代 化 学 研 究 所 西 宋 秀 铎 等 合 成 并 研 究 了 柠 檬 酸 铋 和 ２，一 羟 基 苯 甲 ４二 酸铋对 双基和 Ｒ —ＭＤ ＤＸＣ Ｂ推 进 剂 的 催 化 作 用 机 理 ， 并
由图 １ 比较 Ａ ， １和 Ａ 曲 线 ， 催 化 剂 质 量 含 量 ３ 在 均 为 ４ ５ 的情 况 下 ， 化 剂 Ｇａ— ｉｕ具 有 比铅 铜 盐 ．％ 催 ｌ Ｃ Ｂ
而相 比铅铜 盐催 化体 系 ， ｌ ｉｕ催 化双 基推 进 Ｇａ— Ｃ Ｂ
剂 虽 然 燃 速 比较 高 ， 燃 速 压 强 指 数 已 经 达 到 ０ ２左 且 ．
和 雷 索辛 酸 铋 ， 与 炭黑 和铜 盐 复合 ， 于 双基 系 推 一 并 用
进 剂 中 ， 配 方 在 １ ２ ａ内 产 生 良好 的 平 台燃 烧 该 ７～ ７ＭＰ
炭 黑均 为工 业 品 ， 催化 剂 （ ａ— ｉｕ 由西 安近 代化 学 Ｇ ｌ Ｃ ） Ｂ
研 究所 制备 。试验 推进 剂配 方组 成如表 １ 。
２ 实 验 部 分
２． 试 验 样 品 及 配 方 １
硝化棉 （ ＮＣ） 消 化 甘 油 （ Ｇ ） 二 号 中 定 剂 、 Ｎ 、 （ ２ 、 士 林 （ 、 塑 剂 （ 二 甲 酸 二 乙 酯 （ Ｅ ） Ｃ ）凡 Ｖ） 增 苯 ＤＰ ， 吉 钠 （ Ｎ ， 酸 甘 油 酯 （ Ａ） 硝 化 甘 油 （ ＤＩ Ａ） 醋 Ｔ ， ＮＧ） 和 ）
关 键 词 ：应 用 化 学 ；燃 速催 化 剂 ；有 机 铋 铜 复 盐 （ ｌＢｉ Ｇａ— Ｃｕ）；非 铅 绿 色推 进 剂 ；燃 烧 性 能 ；调 节 中 图 分 类 号 ：Ｔ５； Ｊ６ Ｊ Ｔ７ ３；Ｔ ３ ２；０６ Ｑ０ ８． ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ ＤＯＩ ． ９ ９／＿ｓｎ １ ０ —９ ． ０１ ． ４． ：１ ３ ６ ｊｉ ． ６ ９ ４１ ２ １ ０ ０１ ０ ｓ ０ ２
限制 。采用 环 境 友 好 的有 机 铋 盐 替 代 有 毒 的铅 化 合物 催化 剂 ， 应用 于 双 基 和 Ｒ Ｘ ＨＭｘ改性 双 基 类 并 Ｄ ／
推 进 剂 ， 以 获 得 新 型 洁 净 绿 色 固 体 推 进 剂 配 方 。 可
缺 乏工程 应用 的经 验 。本实验 以合 成放 大 后 １ ｇ级 ｋ ５
升 高至 ２ ０ ｏ 左 右 ， 化 剂 分解 产 生 Ｂ， 降低 了 ５ （ ＝ 催 ｉ ， ｏ Ｎ Ｃ和 ＮＧ 的分 解 活 化 能 ， 推进 剂 表 面 固相 反应 在 使
相 对 较 低 温 度 下 进 行 ， 而 使 Ｎ 和 ＮＧ 的 分 解 更 加 从 Ｃ
容 易 。在 暗 区 ， 由于 Ｇａ ＢＣ ｌ ｉｕ催 化作 用 ， 氧 化还 原 — 使 反应更 加剧烈 ， 放热 量增加 ， 使火焰 区温度 升 高。这 均 有利 于提高推进 剂燃 烧速度 。
表 １ 试 验 推 进 剂 配 方 组 成