固體火箭推進劑-221.ppt

2005年11月25日,固體推進劑,固體推進劑,專業(yè): 飛行器動力工程 學時：48學時 主講人：王革 教授 單位 ：哈爾濱工程大學航天工程系,一、基本知識,固體推進劑的基本概念 固體推進劑的發(fā)展與火箭技術 固體推進劑的要求 固體推進劑的分類 雙基推進劑的組分 復合固體推進劑的組分 無煙、少煙固體推進劑,固體火箭發(fā)動機的組成及工作過程,固體火箭發(fā)動機主要是由固體推進劑、燃燒室、噴管和點火裝置四部分組成的。 固體發(fā)動機的整個工作過程則由固體推進劑裝藥的點火過程、燃燒過程及燃氣在噴管內的流動過程構成。 固體推進劑在燃燒室內燃燒，由化學能轉換為熱能生成高溫高壓燃氣，燃氣通過噴管膨脹加速，將熱能轉換成動能高速向后噴出的燃氣給發(fā)動機一個反作用力，即推力，它是火箭導彈推進的動力。 固體推進劑是發(fā)動機工作的能源和工質源。,為了完成某飛行任務，發(fā)動機設計者必須根據總體部門提出的要求，如總沖量、發(fā)動機工作時間、尺寸限度、重量限度、貯存期限、貯存條件、運輸條件、使用條件等，選擇一種能量性能與燃燒速度范圍能符合要求的固體推進劑及其裝藥的藥型，然后根據使用條件和受載情況對所設計的裝藥進行結構完整性分析，以鑒定推進劑力學性能是否符合要求。設計的最后階段通常要對所選固體推進劑的燃燒性能和力學性能作小量調整，或對發(fā)動機計作某些修改，以設計出滿足要求、性能良好的同體火箭發(fā)動機。 固體發(fā)動機研制階段，發(fā)動機試車過程中常會出現不正常的內彈道曲線，甚至出現爆炸事故。這些現象的原因分析常常涉及到固體推進劑力學性能、燃燒性能及裝藥質量等方面的問題。 無論火箭總體設計人員還是固體火箭發(fā)動機設計工作者必須對固體推進劑的性能，主要是能量、燃燒、力學及貯存等性能有所了解。,固體推進劑的重要性,固體推進劑的基本概念,火藥：古代四大發(fā)明之一。火藥過去泛指火炸藥，現代火藥不包括炸藥。 火藥根據用途分:發(fā)射藥（用于身管武器，槍炮）和推進劑（用于噴氣推進，如火箭、導彈推進） 定義:在適當的外界能量作用下，自身能進行迅速而有規(guī)律的燃燒，同時生成大量高溫氣體的物質。 武器對火藥的要求:1)自身含可燃元素和氧化元素，不需外界供氧；2）可迅速點燃；3）規(guī)律燃燒，放出大量的熱和生成大量的氣體；4）性能穩(wěn)定,固體推進劑可定義為本身含有氧化劑和燃燒劑、能夠通過有規(guī)律地燃燒釋放出大量熾熱氣體、完成發(fā)射功的固態(tài)致密材料。 通常固體推進劑所進行的是快速的燃燒反應。但是，當激發(fā)反應的方式或反應進行的環(huán)境條件不同，固體推進劑還可以發(fā)生緩慢的分解反應和激烈的爆轟反應。 緩慢的分解反應在固體推進劑的加工、貯存和使用過程中都存在著，其速度取決于環(huán)境溫度、濕度及雜質等。常溫下分解反應速度慢，短期內難以覺察。升高溫度可使反應速度加快。 用硬金屬撞擊固體推進劑，在足夠的撞擊能作用下，或者用猛炸藥引爆等條件下，固體推進劑也會發(fā)生爆轟。,固體推進劑的基本概念,燃燒和爆轟的主要區(qū)別在于： （1）能量傳播的方式不同： 燃燒時反應區(qū)的能量是通過熱傳導和輻射的方式傳人相鄰未反應區(qū)而引起下一層反應的。爆轟的傳播是以沖擊波的強烈的高溫、高壓作用而進行的。 （2）傳播速度不同 ： 燃燒傳播速度通常約為每秒幾毫米到幾百毫米，爆轟反應傳播速度一般高達每秒數千米 （3）傳播速度受外界條件的影響不同 ： 固體推進劑的燃燒速度與外界條件(溫度、壓強)有密切關系，如在大氣中燃燒，燃速很慢；而在密閉容器中高壓條件下燃燒時，燃速急劇地增大。爆轟過程由于其傳播速度極快，幾乎不受外界條件的影響對一定的爆炸物質，在固定的裝藥密度下爆轟速度是一個常數。,固體推進劑的基本概念,（4）反應產物的運動方向不同： 燃燒過程中反應區(qū)內燃燒產物運動方向與燃燒波陣面的傳播方向相反，因而燃燒波陣面內的壓強較低。溫轟時，反應區(qū)內爆轟產物運動方向與爆轟波的傳播方向相同爆轟波陣面內的壓強可高達數十萬個大氣壓 固體推進劑的三種化學變化形式在性質上雖然不同，但它們之間有著密切的聯系固體推進劑緩慢的分解反應在一定條件下可以轉變?yōu)槿紵蝗紵谝欢l件下又可以轉變?yōu)楸Z。這種相互區(qū)別又相互轉化的關系具有十分重要的意義。,固體推進劑的基本概念,最早的固體推進劑是我國古代四大發(fā)明之一的黑火藥。黑火藥的配方：它是用15的木炭作為燃燒劑，75硝酸鉀作氧化劑。10的硫磺既是燃燒別又將粘結木炭和硝酸鉀的作用。黑火藥能量低，強度差，不能制成較大的藥柱。 1888年瑞典科學家諾貝爾以硝化甘油增塑硝化纖維素制得了雙基火藥，主要用于槍炮武器。 1935年蘇聯的科學家用添加燃燒穩(wěn)定劑和催化劑的方法降低了雙基火藥完全燃燒的臨界壓強，首先將雙基推進劑用作火箭發(fā)動機的裝藥這種火箭彈在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)揮了威力。但是雙基推進劑笛要用棉纖維(或木纖維)和動物脂肪作為原料。,固體推進劑的發(fā)展,固體推進劑的發(fā)展,1942年美國開始了復合固體推進劑的研究。最初的復合固體推進劑是用高氯酸銨為氧化劑，瀝青作燃燒劑并起粘合氧化劑的粘合劑作用。雖然這種推進劑能量低，力學性能差，沒有多少實用價值。但它為發(fā)展固體推進劑開辟了新的途徑。因為這類推進劑裝藥用澆注方法制造，加大裝藥尺寸不受限制 1947年美國制成了聚硫橡膠復合固體推進劑，成為第一代的現代復合固體推進劑，以后又發(fā)展了聚氨脂，接著又相繼出現了改性雙基推進劑，聚丁二烯炳烯酸推進劑、聚丁二烯丙烯酸一丙烯睛推進劑以及端羧基聚丁二烯推進劑 60年代后期研制成了端羥基聚丁二烯推進劑。 80年代，NEPE推進劑（硝酸酯增塑的聚醚推進劑），比沖可達2675m/s,火箭最大速度 比沖，m/s或NS/kg 起飛時總質量 推進劑燃盡后火箭質量 推進劑質量 技術對固體推進劑的要求,能量特性的要求： (1)比沖高： 比沖是固體推進劑能量的量度。根據齊奧爾科夫斯基公式，火箭發(fā)動機中推進劑燃完時火箭速度達到最大值?；鸺淖畲笏俣扰c比沖成正比，對射程的影響大。,（2）密度大 ：雖然密度是固體推進劑的物理量，但對于體積一定的發(fā)動機，推進劑的密反愈大，能裝填的固體推進劑裝藥量Mp越大，從齊奧爾科夫斯基公式可知，Vm也有提高，起著與提高能量等同的效果。,火箭技術對固體推進劑的要求,火箭技術對固體推進劑的要求,燃燒性能：固體推進劑裝藥在發(fā)動機內的燃燒必須是有規(guī)律的，即燃燒穩(wěn)定、重現性好。燃燒規(guī)律最好不受或少受環(huán)境條件（裝藥初溫、燃燒室壓強、平行于燃面的氣流速度)的影響，以滿足發(fā)動機內彈道性能不變，保證火箭射擊精度的要求。 力學性能：要求固體推進劑裝藥，特別是大型藥柱應有足夠的抗拉強度和延伸率，在使用溫度范圍內不軟化、不發(fā)脆，不產生裂縫。貼壁澆注的裝藥不與發(fā)動機絕熱層脫粘。 物理、化學安定性：要求固體推進劑有長的使用壽命 安全性能：在貯存、運輸、裝配過程中不發(fā)生燃燒和爆炸事故。在受到機械沖擊力時應有足夠的穩(wěn)定性。還應有高的自燃溫度，以防意外著火事故。 經濟性能：火箭技術的發(fā)展，注意力主要放在新技術應用上，飛行器的高性能是設j計的準則，較少考慮經濟性能。現在和未來經濟性能是重要條件之一。經濟性能將成為一項重要指標。 燃燒產物無煙或少煙：易被敵人發(fā)現發(fā)射基地；某些用激光或紅外光等制導的導彈，煙霧會使光波衰減。 良好的工藝性能和重現性：,固體推進劑的分類（Solid Propellant Classifications）,根據構成固體推近劑的各組分之間有無相的界面，固體推進劑可分成均質推進劑和復合推進劑兩大類。,雙基推進劑的組分-硝化纖維素NC,雙基推進劑是一種均質推進劑，它的主要組分硝化甘油和硝化纖維素(硝化棉)的分子中既有可燃元素c和H，又含氧化元素等，其硝化纖維素能在硝化甘油中形成膠體體溶液，各組分無相界面，故結構均勻。 硝化纖維素(NC) ：一般化學式可寫為,它是棉纖維或木纖維大分子與硝酸反應的生成物,雙基推進劑的組分-硝化纖維素NC,y為大分子的基本鏈節(jié)數目，即稱聚合度。 x為被-（ONO2)取代的-（OH）數。對于一個鏈節(jié)，x為小于或等于3的整數，但因反應過程不均勻，每個鏈節(jié)的x不盡相同，其平均值不一定是整數。 纖維素被酯化的程度習慣上用含氮量N表示，它代表了硝化纖維素中氮元素的重量百分含量。控制反應條件可以得到含氮量不同的硝化纖維度，含氮量由實驗測定。,雙基推進劑的組分-硝化纖維素NC,從以上反應式可以看出，含氮量愈高，完全燃燒產物C02，N2增加，放出熱量就多。還可以看到，硝化纖維素是缺氧的化合物，故燃燒生成物中有未完全燃燒產物CO和H2存在。 思考：燃燒生成物中有未完全燃燒產物CO和H2存在是好還是壞？,由一般化學式計算出假定化學式，假定化學式定義為1kg組分(或推進 劑)所含各化學元素的摩爾原子數。硝化纖維素假定化學式的計算步驟如下：,雙基推進劑的組分-硝化纖維素NC,雙基推進劑的組分-硝化纖維素NC,雙基推進劑的組分-硝化纖維素NC,硝化纖維素（NC）：在雙基推進劑中起著主要能源和保證機械強度的作用。 因為硝化纖維素易燃，能提供推進劑燃燒時所需的可燃元素和部分氧化元素，產生大量氣體并放出大量熱量。 因為硝化纖維素被溶劑硝化甘油塑化后，其分子成為推進劑的基體或骨架，賦予藥柱以一定的物理機械性能。國產的雙基推進劑中，硝化纖維素的含量在118一121。適當增加硝化纖維素的含量可以提高雙基推進劑的抗拉強度和彈性模量。,雙基推進劑的組分-硝化甘油(NG)和硝化二乙二醇(DEGDN),硝化甘油(NG)和硝化二乙二醇(DEGDN) 硝化甘油是甘油與硝酸作用的產物，其反應式為,硝化甘油是無色或淡黃色油狀液體，密度為1591kgm3，微溶于水。50度時溶解度為0.259100mm3 ，能與一些有機溶劑互溶。硝化甘油能很好地溶解弱棉。當溫度大于某臨界溫度時，硝化纖維素和硝化甘油可以任意比例互溶；如溫度低于臨界溫度，只有在兩者比例合適時才可以得到所希望的固態(tài)溶液(即硝化甘油溶于硝化纖維素的一相)，否則會出現兩相，一相是硝化甘油溶于硝化纖維素中，另一相是硝化纖維素溶于硝化甘油中；在更低的溫度下則會成為互不溶體。硝化甘油析出的現象稱為“汗析”。實踐證明，采用質量含量為25一30的硝化甘油所制得的雙基推進劑在較寬的使用溫皮范圍不會出現“汗析”,雙基推進劑的組分-硝化甘油(NG)和硝化二乙二醇(DEGDN),硝化甘油是一種高威力的液體炸藥，爆炸反應式為,分子中的氧量不僅足以使其本身的碳和氫完全燃燒，還有自由氧放出。硝化甘油有毒。在雙基推進劑中是硝化纖維素的主要溶劑和主要能源。前一作用是因為硝化甘油與硝化纖維素可形成固態(tài)溶液。硝化甘油充填于硝化纖維素大分子間，削弱了大分子間的作用力，增加了硝化纖維素的柔順性和可塑性。便于加工成型并使推進劑有一定的力學性能；后一作用是由于硝化甘油燃燒時生成大量氣體，并放出大量的熱量。生成的氣體中含有一部分自由氧，這部分自由氧可供給缺氧的硝化纖維素使之燃燒完全程度提高，因此也把硝化甘油叫做有機氧化劑。 雙基推進劑中硝化甘油的含量一般在25-30之間 現有的雙基推進劑都是負氧平衡的。硝化甘油的含量過多時，不僅加工危險性增加，且會造成“汗析”。,雙基推進劑的組分-硝化甘油(NG)和硝化二乙二醇(DEGDN),硝化二乙二醇(DEGDN)的分子式為,爆炸反應式是,可見它是缺氧的爆炸物。硝化二乙二醇對硝化纖維素的膠化能力高于硝化甘 油，因此也可以作雙基推進劑的主溶劑，用來部分或全部取代硝化甘油。因 為它是貧氧的化合物，能量低于硝化甘油。故用它制成的雙基推進劑爆熱和 燃燒溫度都較硝化甘油制成的雙基推進劑低，但氣體生成量較大，適合在燃 氣發(fā)生器中使用。,雙基推進劑的組分-其他組分,助溶劑 主要作用是增加硝化纖維素在主溶劑中的溶解度，常用的助溶劑有二硝基甲苯、硝化二乙醇胺(吉納)等，助溶劑能與硝化甘油互溶，從而增加了硝化甘油與硝化纖維素的溶解性能，防止硝化甘油“汗析”、提高生產過程的安全性。 增塑劑 雙基推進劑在低溫力學性能較差，在沖擊力作用下易脆性破裂，產生裂縫。增塑劑的作用是削弱硝化纖維素大分子之間的作用力，增加其塑性，因此用它降低雙基推進劑低溫下脆性。就義對硝化纖維素的作用來說實際上屆于助溶劑類，但對能量無貢獻，故不能多用，一般限制在3下。常用的增塑劑為鄰苯二甲酸丁酯。 化學安定劑 可減緩和抑制硝化纖細系及硝化甘油的分解使雙基推進劑能長期貯存而保持其化學性質不變。 燃燒催化劑和燃燒穩(wěn)定劑 燃燒催化劑有增速和降速兩類。增速常用的有鉛、鐵、銅、鈷、鎳、錳等金屬氧化物，鉛和銅的有機酸鹽和無機酸鹽、碳黑；減速的常用的是樟腦、多聚甲醛、草酸鹽、磷酸鹽和氧化鎳。 燃燒穩(wěn)定劑主要用來消除雙基推進劑的不正常燃燒，增加其低壓燃燒穩(wěn)定性。常用的燃燒穩(wěn)定劑右氧化鎂、氧化鈷、碳酸鈣、苯二甲酸鉛、石墨等。 工藝附加物,Double Base Propellants Homogeneous mixture of two explosives - usually nitroglycerine (NG) dissolved in nitrocellulose (NC), sometimes with additives. Advantages are: Smokeless; low cost; low n value (about 0.3) and can be easily platonised for good burning stability. Disadvantages are: Lower density than composites so low specific impulse; hazardous to manufacture; grain requires structural support.,Solid Propellant Classifications,Composite Propellants Heterogeneous mixture of powdered metal, crystalline oxidiser and polymer binder. Most common type used. Advantages are: Higher density toxic exhaust gases.,Solid Propellant Classifications,Solid Propellant Properties,復合固體推進劑的組分 -氧化劑,復合固體推進劑以高聚物粘合劑為彈性基體，并提供燃燒所需的可燃元素。在粘 合劑中填加有固體的氧化劑和金屬粉，此外還有少量的其它成分。 氧化劑 氧化劑的主要作用有： (1)提供推進劑燃燒所需要的氧，并生成氣體以保證能量。 (2)作為粘合劑基體的充填物以提高推進劑的彈性模量和機械強度 (3)控制氧化劑粒度大小、調節(jié)推進劑的燃速。 (4)增大推進劑的密度。 氧化劑應滿足的要求 有效氧含量高：有效氧指的是氧化劑分子中全部可燃元素與氧化元素(o，c1，F)化合，其化合價得到滿足后所剩余的氧。有效氧含量則是氧化劑分子中有效氧的質量(以原子量表示)與氧化劑分子量之比,復合固體推進劑的組分 -氧化劑,生成焓高：,復合固體推進劑的組分 -氧化劑,密度大：氧化劑的密度愈大，制成的固體推進劑密度也越大，這不僅可以減小燃燒室的容積(對裝填同樣裝藥重量)，而且當推進劑中氧化劑含量不變時，選擇大密度的氧化劑可降低它和粘合劑的體積比，這有利于澆注工藝及安全生產。 氣體生成量大：氣體生成量一般用1kg氧化劑分解產生的氣體在標準狀態(tài)下所占有的體積來表示。為滿足這一要求、氧化劑應由原子量低的元素組成。,復合固體推進劑的組分 -氧化劑,高氯酸銨(AP)是目前廣泛采用的氧化劑。與其它組分相容性好、氣體生成量較大、生成焓大、吸濕性較小、成本低、各項性能都較好的優(yōu)點。但燃燒產物HCl分子量大，與水形成酸，腐蝕性大。 硝酸銨（AN）吸濕性大，生成焓低，產氣量小，燃速低。 高氯酸鉀(KP)有較高的有效氧含量，密度大，但燃燒生成的KCl為固體微粒， 因此氣體生成量少。它的標準生成焓也較小。 高氯酸鋰可獲得很高的比沖、最高可達2646m/s，但吸濕性大，燃燒穩(wěn)定性差，壓力指數高。 黑索金(RDX)和奧克托金(HMX)作為氧化劑，氣體生成量大、無煙、不吸濕，雖氧平衡是負值，但生成焓高。熱安定性和貯存性良好，相容性好，產熱量大，是理想的氧化劑。與雙基粘合劑可制成改性雙基推進劑。,復合固體推進劑的組分-粘結劑,粘合劑：復合固體推進劑以粘合劑為連續(xù)相，以固體填料(固體組分，如氧化劑、鋁粉等)為分散系的多相體系，所以推進劑的力學性能貯要取決于粘合劑。固體推進劑的發(fā)展是建立在粘合劑發(fā)展的基礎上的，現在的復合推進劑都以粘合劑的種類命名。 對于粘合劑的要求： 能量高，黏度低，固化后玻璃化溫度低，儲存性能好 粘合劑分熱塑性和熱固性兩大類： 熱塑性粘合劑系統常溫變硬溫度升高到一定程度又會軟化呈塑性，故稱熱塑性。屬于這類的粘合劑有硝化纖維素塑溶膠粘臺劑，聚氯乙烯塑溶膠粘合劑。 熱固性粘合劑：它是由粘合劑(液態(tài)預聚物）同交聯劑、固化劑進行聚合反應而制成。粘合劑、固化劑、交聯劑共稱為粘合劑系統。熱固性粘合劑系統固化后再升溫不能使其變軟。這類粘合劑的力學性能好。 絕大多數的復合固體推進劑的粘合劑都屬熱固性的。,復合固體推進劑的組分-粘結劑,復合固體推進劑的組分-粘結劑,1聚硫橡膠粘合劑（PS） 我國使用的是乙基縮甲醛聚硫化合物和丁基醚聚硫化合物。這類粘合劑有良好的力學性能和粘結性。50年代聚硫推進劑曾廣泛地用于固體火箭發(fā)動機。但是聚硫橡膠粘合劑存在明顯的缺點：有金屬粉存在時，固化反應放出氧氣，使推進劑內部形成氣泡，因而不適于加入金屬粉，并且含有原子量較大的硫元素使氣體生成量不夠大。所以聚硫推進劑的能量難以提高，不能滿足火箭技術發(fā)展的需要。現在聚硫橡膠已逐漸被其它性能更好的粘合劑所代。 2聚醚粘合劑 我國常用的是聚醚丙三醇，它的主要優(yōu)點是來源比較豐富，粘度低因而可以 加入較多的固體填料，制成的推進劑能量高。固化速率合適，固化溫度較低，因此工藝性好，固化后熱應力小，力學性能也很好。 3丁二烯丙烯酸丙烯脂三聚物(PBAN)粘合劑 這種粘合劑的玻璃化溫度低，因此能在更低的溫度下使用。它的價格是現在復合推進中最低的。它的缺點是粘度較大，影響了固體組分的含量。力學性能的重現性還不夠滿意。 4端羧基聚丁二烯粘合劑(簡稱丁羧膠，英文名稱縮寫CTPB) 它是在PBAN基礎上發(fā)展的，克服了PBAN力學重現性不夠理想的缺點，具有極優(yōu)良的力學性能。粘度較低，因此制成的推進劑能量有提高，但老化性能尚需提高。 5端羥基聚丁二烯粘合劑(簡稱丁羥膠，英文名稱縮寫HTPB) HTPB有較高的生成焓，粘度低，力學性能好，貯存期長。用這種粘合劑制成的復合固體推進劑性能優(yōu)良，在各類火箭發(fā)動機中得到了廣泛的應用，已逐漸取代了丁羧膠的地位。,復合固體推進劑的組分-粘結劑,6縮水甘油疊氮基聚醚(GAP) 這是近年來美國研制成的一種新型高能粘合劑，為提高固體推進劑的能量，增加固體組分的含量是有限的。必須研制出新型的高能組分、才力可能使固體推進劑的能量指標有新的突破。GAP有正的生成熱和大的密度，而它的氣體生成量又大，因此其能量明顯優(yōu)于以上所介紹的粘合劑。在推進劑中現已進入應用研究階段，現已在一些先進的發(fā)動機型號中得到應用。 7交聯雙基粘合劑(XLDB) 熱塑性的硝化纖維素塑溶膠含很好的能量，但是高、低溫的力學性能較差，高溫發(fā)軟，低溫發(fā)脆。為了改良性能，擴大硝化纖維素塑溶膠作為粘合劑的適用溫度范圍。用橡膠類作交聯劑，使殘余羥基與某些多官能度化合物反應，使大分子堅適度交聯，形成網狀結構，從而改善力學性能。 8復合改性雙基（CMDB）和復合雙基（CDB，不含鋁粉，用奧克托今部分或全部取代高氯酸銨） 9NEPE推進劑硝酸酯增塑的聚醚，發(fā)揮改性雙基能量高的特點，又采用復合推進劑中高分子預聚物為粘結劑而獲得良好的力學性能。是當今最好的推進劑，是發(fā)展的新方向。,復合固體推進劑的其它組分,燃燒劑：（金屬粉，如鋁粉，鈹粉，錋粉，鎂粉等）用以提高推進劑能量，提高暴熱和密度。同時抑制震蕩燃燒。 固化劑和交聯劑：固化劑和交聯劑是熱固性粘合劑系統的組成部分。其作用是使液態(tài)的線型預聚物大分子轉變成適度交聯的網狀結構的高分子聚合物，以提高固體推進劑的力學性能防止高溫下塑性流動，低溫下發(fā)脆。,復合固體推進劑的其它組分,增塑劑：降低藥漿的粘度以改善其流變性能，有利于澆注工藝；降低固體推進劑的玻璃化溫度以改善低溫力學性能。,還有燃速催化劑，防止粘合劑受氧氣氧化的防老劑，調節(jié)固化速度的固化促進劑和抑止劑，降低藥漿粘皮的稀釋劑(如苯乙烯)等附加成分。,Solid Rocket Motor Applications,無煙、少煙固體推進劑,初煙（由固體報進劑在燃燒室中燃燒產生的凝相微粒）和二次煙（由噴管排出的燃氣中存在著可凝聚的H20氣體，當溫度降到露點） 所謂的無煙固體推進劑是指初煙量不足以影響光散射的推進劑。 無煙、煙固體推進劑的組成：無煙推進劑是以HMX或RDX和AP混合使用作為氧化劑,二、固體推進劑的能量特性,表征固體推進劑能量大小的物理量是：比沖，密度比沖和特征速度。 影響能量大小的因素是：推進劑的爆溫、爆熱和燃燒產物的氣體生成量。,比沖的定義和意義 推力：推力是由發(fā)動機燃燒室內的推進劑燃燒產生的高溫高壓燃氣在發(fā)動機 噴管中膨脹加速然后從噴管高速喚出所產生的反作用力產生的。由發(fā)動機原理導出的推力公式為,總沖：火箭發(fā)動機的總沖量I是指推力的沖量，發(fā)動機的總沖量定義為推力對工作時間的積分，推力不變時，為推力與時間的乘積,總沖量的單位：在國際單位制中是Ns，在工程學位制中是kgs。發(fā)動機的總沖愈大 火箭的射程愈遠或發(fā)射的載荷愈重。,固體推進劑的能量特性,1. 比沖：燃燒1kg質量的推進劑所產生的沖量，用符號Is表示，因此 比沖是總沖與產生這么大總沖消耗的推進劑質量之比，即,比沖的單位在國際單位位制中是N Skg或ms，在工程單位制中是S。 比沖是固體推進劑以及固體火箭發(fā)動機工作者用得最多的能量特性參數，也是評定火的發(fā)動機質量的重要指標。 比沖對火箭的性能有重要的影響。(1)若發(fā)動機的總沖確定，比沖愈高，則所需要的推進劑質量愈小，因此發(fā)動機的尺寸和質量都可以減小。(2)若推進劑質量給定，比沖愈高則發(fā)動機總沖也愈大，這可使火箭的射程或者載荷相應增加。戰(zhàn)略導彈、大型運載火箭、航天飛機助推器等大型發(fā)動機中的裝藥重量常達幾百噸、甚至幾千噸，比沖提高帶來的總沖增加是十分顯著的，當然也可以用增加推進劑總量的方法來增大發(fā)動機總沖，這樣， 一部分提高的總沖又會因加速增加的推進劑和發(fā)動機重量而消耗掉。可見，提高固體推進劑的比沖對火箭技術的發(fā)展有著重要的影響,固體推進劑的能量特性,比沖基本公式：在設計狀態(tài)(Pe=Pa),第一項：表征燃氣性質，取決于推進劑本身的性質，爆溫愈高，比沖愈大；燃燒產物平均分子量減小，比沖增加 第二項：被定義為噴管熱效率，取決于發(fā)動機的設計，反映熱能轉化為動能完善程度,理論比沖-根據推進劑熱力計算得到的Tc，M，k，再求得的發(fā)動機比沖 實際比沖-在試驗發(fā)動機測出的比沖,取決于 和,理論比沖,固體推進劑的能量特性,2. 密度比沖：密度比沖定義為推進劑的密度和推進劑比沖的乘積,密度大？比沖大？提高那個更有利？分析一下 齊奧爾科夫斯基導出的火箭主動段末速公式為,由于,得,為推進劑質量分數，上式表示推進劑密度變化和比沖變化對改變火箭系統主動段末速度的協同關系。密度和比沖有著等效的作用。,某一推進劑質量分數為0.70的導彈，密度由1600kg/m3提高到1800kg/m3，密度變化了12.5%。密度變化1%比沖變化的有效值為0.581%。相當于比沖增加了12.5X0.581%=7.2%，如比沖為2304m/s,則提高到2470m/s。 添加金屬和增加氧化劑含量密度提高的同時又提高了比沖，對末速度Vm的增加更為有效,固體推進劑的能量特性,n為密度指數，其物理意義為推進劑密度變化1產生的火箭速度增量的變化與比沖變化1所產生的火箭速度增量的變化之比。（變化范圍0-1）即,對多級火箭,多級火箭各發(fā)動機密度指數n與發(fā)動機的質量比R有關。 體積限定的發(fā)動機中的n大于重量限定的發(fā)動機中的n； 發(fā)動機級數越低，n值越大。n大，則說明密度的影響大。多級火箭的第一級n值大，即便液體推進劑比沖大，但一般多選用密度大的固體推進劑作第一級發(fā)動機裝藥。多級火箭的上面級，n值小，使用高比沖低密度的液體推進劑可以獲得比固體推進劑大的綜合能量特性,固體推進劑的能量特性,特征速度：定義為噴管喉部面積At和燃燒室壓強Pc的乘積與流道噴管的燃燒產物質流率之比,因為具有速度的量綱，因而稱為特征速度。實際上c*的 大小是推進劑做功能力的反映,推力,流量,C*的數值只與推進劑的定壓爆溫、燃燒產物的平均分子量和比熱比有關，而與噴管工作作性質無關,固體推進劑的能量特性,爆熱：1kg質量的固體推進劑在298K 下，在惰性氣體中絕熱燃燒變成同溫度的燃燒產物時(假定沒有發(fā)生二次反應和凝結放熱)所放出的熱量稱為爆熱，用Q表示，單位是kJkg并規(guī)定吸熱為負，放熱為正。,爆熱分為定壓爆熱Qp，和定容爆熱Qv,Qp可以用推進劑組分的標準生成焓和燃燒產物組分的標準生成焓進行計算， Qv中n為1kg推進劑燃燒所產生的燃氣的總摩爾數，T等于298K。,固體推進劑的能量特性,爆熱的大小表征著推進劑在燃燒過程中放出化學潛能的多少，爆熱愈大，放出的能量愈大、所以爆熱是推進劑能量性能的重要參數。 提高爆熱的方法,選用生成焓大的組分 選用燃燒后生成產物生成焓低的組分 提高推進劑的氧平衡和氧系數,固體推進劑或組分中含氧多少的情況常用氧平衡來描述其定義為1kg推進劑或推進劑組分中所含的氧量與所含可燃元素完全氧化所需要的氧量之差占推進劑(或組分)質量的百分數，即 氧平衡=（含氧量-需氧量）/1000 X 100%,推進劑(或組分)中的含氧量與需氧量相等稱為零氧平衡，此時的爆熱最大。含氧量多于需氧量為正氧平衡，因為有剩余的氧存在，爆熱降低。反之稱負氧平衡，因為不能使可燃元素完全氧化，爆熱也降低。,固體推進劑的能量特性,例題：氧平衡計算,固體推進劑的能量特性,燃燒溫度,固體推進劑絕熱爆燃時，放出的熱量(即爆熱)全部用于加熱燃燒產物，使之達到的最高溫度稱為固體推進劑的燃燒溫度。根據燃燒條件不同，燃燒溫度也分定壓、定容兩種，分別用Tp和Tv表示。,固體推進劑的能量特性,由以上兩式可得,由此可知，增加爆熱、降低燃氣的摩爾比熱可以提高爆溫，從而提高推進劑的比沖、特征速度,爆溫過高會產生離解反應，降低性能 高溫會使殼體強度下降，產生燒蝕,雙基推進劑定壓絕熱爆溫：2000-3000K 普通復合推進劑：2400-3000K 含鋁復合推進劑和改性推進劑：3000-4000K,固體推進劑的能量特性,固體推進劑的比容和燃燒產物平均分子量 固體推進劑的比容是評定推進劑能量的重要參數 定義：1kg固體推進劑燃燒后生成氣態(tài)產物，假定沒有水的凝結，在標準狀態(tài)下所占有的體積，單位是m3kg。比容的實際意義是表明推進劑燃燒產物中氣體生成物的多少。,燃燒產物平均分子量,固體推進劑的能量特性,若1kg推進劑生成的燃燒產物全是氣體,若燃燒產物有一定的凝聚相組分，由于凝聚相組分實際上可認為只占質量不占體積,式中燃燒產物平均分子量,為凝相占燃燒產物的質量百分數,固體推進劑的能量特性,降低燃燒產物平均分子量的途徑：,選用原子量低的元素組成的化合物作推進劑組分 用硝銨炸藥代替部分AP；提高粘合劑H/C比 選用不生成凝相產物的組分 控制金屬含量：15% 降低推進劑配方的氧系數 最佳比沖配方氧系數在0.9左右,提高固體推進劑能量的途徑,提高爆溫的途徑 提高推進劑的氧平衡，提高燃燒的完全程度，增加爆溫 提高組分的生成焓 加入Be和B高能燃燒劑 降低推進劑燃燒產物平均分子量M 選擇成氣性強的氧化劑 提高粘合劑的H/C比 金屬氫化物代替金屬燃燒劑,三、固體推進劑的力學性能,固體推進劑的力學性能包括延伸率、抗拉強度、抗壓強度和松弛模量等 固體推進劑的力學狀態(tài)：,恒力載荷作用下試樣變形與溫度的關系通常稱之為熱機械曲線,恒力載荷,該曲線有兩個明顯的拐點。 對應于第一個拐點的溫度稱為玻璃化溫度Tg 第二個拐點所對應的溫度為粘流溫度Tf。 引入這兩個特征溫度，把推進劑劑隨溫度升高所經歷的力學狀態(tài)大體分為三種，即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。,力學狀態(tài),玻璃態(tài)：固體推進劑低溫（遠低于Tg）下，處于剛性固體狀態(tài)（硬如玻璃）。 推進劑呈普通彈性形變狀態(tài)其應力與應變關系服從虎克定律 高彈態(tài)：T處于（Tg- Tf）之間，具有形變的可逆性。其特征是彈性模量小，形變值大。 高彈形變可以分為平衡態(tài)形變(即可逆過程形變)和非平衡態(tài)形變(即松弛過程形變)兩種 所謂平衡態(tài)是指熱力學的平衡狀態(tài)即體系和環(huán)境之間無熱交換、無作用力，且是化學平衡的 當觀察時間不足時，高彈形變達不到平衡，而處于非平衡狀態(tài)(玻璃態(tài)和高彈態(tài)的轉變區(qū))，這種非平衡高彈形變又叫做推遲彈性形變 在非平衡高彈態(tài)，應變?yōu)闀r間的函數。用下式表示,力學狀態(tài),粘流態(tài)：當溫度升高到粘流溫度Tf以上時，試樣處于粘性流體狀態(tài)。其特點是產生了不可逆的塑性形變或叫流動。 恒定應力下，塑性形變的表達式為 高聚物具有多分散性的待征，形變應是三種形變的總和。玻璃化溫度是固體推進劑的一個重要性質。希望推進劑的玻璃化溫度低于最低的使用溫度。,粘彈性,粘彈性：應力可以同時依賴于應變和應變速率，即形變與時間有關。這種行為正反映了固體的彈性和液體的粘性兩者的組合。高聚物是典型的粘彈性材料。 如果材料的粘彈性是理想固體的彈性和理想液體的粘性組合起來的，則稱為線性粘彈性。描述線性粘彈性行為的基本方程就是虎克定律和牛頓定律的組合。相反，如果材料粘彈性行為不符合這兩個定律的組合，則稱為非線性粘彈性。 高聚物材料的力學性質隨時間的變化統稱為力學松弛。這種應力松弛現象即粘彈性現象。主要有蠕變、應力松弛（靜態(tài)力學性能）和力學損耗（動態(tài)力學性能）,粘彈性,蠕變：蠕變是在恒定應力作用下，材料形變隨時間不斷增大的現象。 應力松弛：應力松弛是指試樣發(fā)生一固定的形變后，維持形變所需的應力隨時間而衰減的現象 力學損耗：力學損耗或內耗是高聚物材料在動態(tài)應力（交變應力)作用下的粘彈性行為，它屬于動態(tài)力學性能。 高聚物及以它為基的固體推進劑在交變應力作用下，往往發(fā)生形變落后于應力的滯后現象，因此引起一部分能量以熱的形式損耗掉。這種現象稱為力學損耗或內耗。,粘彈性,(a)蠕變（階躍應力作用下）；（b）應力松弛,力學模型,彈簧： 阻尼器（粘壺）： 模擬高聚物材料線性粘彈性力學行為的力學模型應該是上述彈簧和粘壺各種組合。 麥柯斯韋（Maxwell）模型：彈簧和阻尼器串聯,此式稱為麥柯斯韋（Maxwell）模型的運動方程,力學模型,力學模型,開爾文模型（又稱Voigt模型）：彈簧和阻尼器串聯,力學模型,廣義麥柯斯韋（Maxwell）模型：一個彈簧和n個麥柯斯韋元件并聯構成,力學模型,力學模型,力學模型,力學模型,廣義開爾文模型： 一個彈簧和n個開爾文元件串聯構成,力學模型,固體推進劑力學效能的溫度效應,時間溫度等效原理：時間和溫皮對粘彈材料力學性能的影響是等效的。溫度高、時間短與溫度低、時間長有等效的結果。亦即在各溫度、時間組合T1，t1，T2，t2，T3，t3-下所對應的模量相同，從而應力或應變也相同。這就是說，對于同一力學松弛現象，既可以在較高溫皮、較短時間內觀察到，也可以在較低溫度、較長時間內觀察到。,固體推進劑力學效能的溫度效應,應力松弛模量主曲線 做應力松弛試驗：獲取不同溫度、不同時間間隔內推進劑應力松弛模量E（t） 確定各溫度下的轉換因子（位移因子）值， 采用試驗測定比較準確 作應力松弛模量主曲線,固體推進劑力學效能的溫度效應,固體火箭隊固體推進劑力學性能的要求,自由裝填發(fā)動機要求：較高彈性模量和較高抗壓強度 貼壁澆注裝藥的破壞形式：內表面脆裂，裝藥與包覆層的分離（脫粘），蠕變引起的過度變形。 要求： 比較大的延展率（-50度時，25-30%） 低溫下足夠的延伸率，玻璃化溫度盡可能低（小于-50） 與自由裝填比抗拉強度可以低一些,固體推進劑的力學性能既決定于推進劑的組成和加工過程，又決定于溫度和受裁情況,固體推進劑的熱性質,熱性質包括導熱系數、比熱、熱擴散系數、熱膨脹系數等 表證熱膨脹性質的物理量：線膨脹系數和體膨脹系數 固體推進劑的線膨脹系數很大，是結構鋼的612倍 熱膨脹性質取決于基本組成及相對含量，固體推進劑的熱膨脹系數遠大于金屬，是因為其中含有熱膨脹比較大的高聚物。復合推進劑的熱膨脹系數小于雙基推進劑是因其中含有大量固體填料所致 推進劑各組分的熱膨脹性質懸殊較大時，也會出為溫度變化而在藥柱內產生熱應力和熱應變，使其內部產生裂紋或發(fā)生“脫濕”現象,固體推進劑的熱性質,固體推進劑的熱容：推進劑在使用溫度范圍內，比熱隨溫度升高呈上升趨勢，但一般差別不大 推進劑導熱系數及熱擴效系數和一些高聚物材料相近，而遠低于金屬材料，其導熱系數僅為鋼的1300，熱擴散系數為鋼的1200 導熱性能差，有利有弊：對殼體起保護作用;造成推進劑內外溫度的差別，引起藥柱內的熱應力和熱應變,固體推進劑的貯存性能及危險性,基本內容： 1、固體推進劑的貯存性能簡介 2、雙基和改性雙基推進劑的化學老化 3、延緩化學老化的措施 4、雙基和改性雙基推進劑的物理老化 5、外界條件對雙基推進劑老化的影響,4-1 固體推進劑的貯存性能,固體推進劑在貯存中，由于組分間的相互作用或與外界環(huán)境大氣作用，會引起推進劑變質，嚴重影響其彈道性能和力學性能。因此，對發(fā)動機的使用壽命影響極大。尤其是大型火箭發(fā)動機裝藥的更換還要造成巨大的浪費。所以，有良好的貯存性能才能保證固體火箭發(fā)動機的結構完整性和使用性能。,固體推進劑良好的貯存性能是指： 推進劑經長期貯存后，仍能保持滿足使用要求的力學性能和彈道性能。 固體推進劑的老化是指：在貯存過程中所發(fā)生的性能變化的總和。根據影響老化的因素不同，可分為化學老化和物理老化。,化學老化是指：推進劑在正常固化循環(huán)完成之后，由化學反應（如雙基推進劑的分解、水解、氧化等；復合推進劑的后固化、氧化交聯等）所引起推進劑性能的變化; 物理老化是指：在正常固化循環(huán)完成之后，由物理因素（如組分的相變、遷移和應力等）的影響所引起的推進劑性能的變化。 在貯存過程中，這兩種老化往往是同時發(fā)生且又互相影響的?？梢姽腆w推進劑的老化是一個復雜的物理、化學過程。,一、雙基和改性雙基推進劑的老化,1、雙基和改性雙基推進劑的化學老化 （1）雙基推進劑的熱分解 熱分解可分為兩個階段：一是推進劑的熱分解；二是分解產物之間及產物和推進劑組分之間的反應。,雙基及改性雙基推進劑熱分解的第一階段主要是硝化甘油（NG）和硝化纖維素（NC）的吸熱分解反應，反應式為 C6H7O2(ONO2)3nnC6H7O2(ONO2)3q1 C6H7O2 (ONO2) 3 RCHO+H2O+NO2 q2 C3H5(ONO2) 3 RCHO+NO2q3 上述反應都是吸熱反應，并放出NO2,第二階段的反應，是分解產物NO2進一步和其它分解產物或推進劑組分之間的自動催化反應，反應式為 NO2+RCHO NO+CO2+H2O+N2+Q1 NO2+ NO+NO2+H2O+RCHO +Q2 這一階段的反應是放熱反應，且Q1+Q2+q1+q2+ 因此，雙基和改性雙基推進劑總的分解過程是放熱的。,NC NG,、延緩化學老化的措施 在雙基和改性和改性雙基推進劑中，是加入安定劑吸收第一階段的產物NO2形成凝聚產物 ，可阻止NO2進一步反應。常用的安定劑有中定劑、間苯二酚、2-硝基二苯胺、氧化鎂等微堿性物質。,、雙基和改性雙基推進劑的物理老化 雙基和改性雙基推進劑在貯存過程中通常會發(fā)生以下物理變化： （1）汗析 雙基推進劑在長期貯存中，硝化甘油可能從推進劑內部滲出到表面，在表面上形成液滴，這種現象稱為“汗析”。造成原因是：配比問題和溫度的大幅度變化。,（2）晶析 晶析是固體推進劑中某些固體組分遷移到推進劑表面后重新結晶的過程。 （3）吸濕 吸濕性：推進劑在一定條件下能吸收空氣中的水分和保持一定量水分的能力叫做推進劑的吸濕性。雙基推進劑的吸濕性主要決定于環(huán)境的溫度，其經驗關系式為： h=0.111-0.3 其中h為雙基推進劑的水分含量（%）。為空氣的相對濕度。 由此可見，空氣的相對濕度愈大，則推擠劑的吸濕性也愈大。,（4）降解產物的積聚 雙基和改性雙基推進劑在熱分解過程中產生大量的氣態(tài)產物。其中NO2具有自動催化作用。溫度升高，氣體釋放速率加快，于是就可能導致藥柱內部產生裂紋。 其中推進劑的物理老化過程大多為不可逆的，其表現為貯存溫度下推進劑變硬。但經過升溫處理后，就會大部分消除此影響。如下圖：,雙基推進劑經不同時間加溫處理后的單軸拉伸結果,不同老化時間單獨拉伸實驗結果,雙基推進劑存在上述熱可逆物理老化的原因是：雙基推進劑在貯存溫度下處于非平衡的玻璃態(tài)轉變區(qū)，推進劑中的聚合物大分子以連續(xù)下降的低速松弛，長鏈分子卷曲，出現體積收縮，推進劑變得更密實。,4.外界條件對雙基推進劑老化的影響 雙基和改性雙基推進劑在貯存中受到外界環(huán)境條件的影響，其性能會有不同程度的變化。 （1）溫度 熱分解速度和溫度的關系遵循阿累尼烏斯定律k=A exp（-E/RuT)，溫度升高，反應速度迅速增加。因此通常選擇205 為貯存溫度。,（2）濕氣 空氣中的濕氣將同時影響雙基和改性雙基推進劑的物理性質和化學性質。 通常情況下，為了減少濕氣對雙基和改性雙基推進劑貯存性能的影響，首先推進劑各種原材料必須嚴格干燥，控制藥柱的水分含量在一定指標以下；其次，避免在工藝過程中帶入水分；同時要盡可能避免由于化學反應而帶來的副產物水；最后，在貯存過程中采取一定的防潮措施，如：在發(fā)動機裝藥內放入干燥劑貯存、采取密封貯存和控制庫房的相對濕度在30%以下等。,（3）光 在光的直接、長久照射下可促使雙擊推進劑分解加速。例如將 NC放在陽光下，就可能產生HNO3、HNO2、H2C=O、HCON等分解產物。應指出紫外線對老化過程的影響相當大。,復合推進劑的老化,復合固體推進劑可以看成是固體顆粒在粘合劑母體中高度填充的復合材料。 組成成分：氧化劑、粘合劑、金屬燃燒劑、固化劑、交聯劑和增塑劑 粘合劑是連續(xù)相，氧化劑和金屬添加物是分散相，復合推進劑的力學性能在很大程度上取決于粘合劑的粘彈性質、分散相的體積分數及他們之間的相互作用,引起復合推進劑老化的因素：,主要化學變化: （1）推進劑的后固化 （2）粘合劑的氧化交聯 （3）粘合劑的降解和水解 （4）氧化劑的分解,主要物理變化： （1）組分遷移效應 （2）降解產物的積累 （3）吸濕,（1）推進劑的后固化,定義：推進劑的后固化是指在正常固化循環(huán)完成之后，由于固化劑自身或與粘合劑分子間的反應而引起推進劑模量增加，延伸率降低的現象。 反應決定條件：粘合劑預聚物及其固化體系本身的特性，反應能力，相對用量及固化條件等。,（2）粘合劑的氧化交聯,聚丁二乙烯預聚物主鏈上含有不飽和乙烯基，雙鍵非?；顫?，在外界因素（如氧、熱等）的影響下，形成產生碳-碳交聯的自由基，導致推進劑變硬,防老劑的作用：,1、抑制AP的分解。 2、與聚合物雙鍵和AP分解產物反應生成的活潑集團反應，生成穩(wěn)定產物，從而阻礙氧化交聯或分子斷裂。,AP化學鍵合劑的工作原理： 它們在氧化劑顆粒周圍形成堅韌層，即抑制了AP的分解，也阻礙了AP分解產物對對粘合劑雙鍵的作用，從而改善了推進劑的力學性能。 AP化學鍵合劑的作用： 鍵合劑的加入降低了推進劑的老化速率，改善了推進劑的耐老化性能，延長了推進劑的使用壽命,（3）粘合劑的降解和水解,在加熱或水的作用下，粘合劑發(fā)生斷鏈降解或水解斷鏈的現象。,兩者的競爭,貯存初期：氧化交聯反應是贏家 貯存中期：弱鍵斷裂“后來者居上” 貯存后期：平衡和諧共相處,（4）氧化劑的分解,常用氧化劑有無機鹽或硝胺類有機化合物，現代復合推進劑的氧化物大都以AP為主。 APHClO3+O AP在熱或水的作用下，會產生酸性和具有氧化能力的分解產物，從而加速了自身的分解反應和推進劑的老化過程。,影響AP推進劑熱穩(wěn)定性的因素：,1、氧化劑的純度 2、溫度和應力 3、氧化劑顆粒尺寸 應對舉措 加入AP的負催化劑，防老劑和鍵合劑,（1）組分遷移效應 在推進劑固化和貯存過程中，低分子液態(tài)組分會遷移到包裹層和絕熱層中，同時包裹層和絕熱層中的可移動組分遷移到推進劑中。,復合推進劑的物理老化,組分遷移引起的破壞效應,1、推進劑與包裹層分離 2、推進劑產生裂紋 3、也是推進劑產生裂紋 4、引起推進劑裝藥彈道性能的嚴重變化,減少組分遷移效應的措施,1、選用與推進劑增塑劑含量相平衡的惰性材料做包裹層（或絕熱層），以避免推進劑和包裹層之間存在增塑劑的濃度梯度 2、在推進劑和包裹材料之間使用阻擋層以組織組分的遷移,（2）降解產物的積累,復合推進劑的降解產物會進一步催化降解反應，推進劑內部的化學分解和相互作用都可以釋出氣體，當氣體通過推進劑擴散的速率小于氣體釋出速率時，藥柱內部建立起來的氣體壓強就可能超過推進劑的強度導致內部裂紋產生。,（3）吸濕,吸濕性的影響因素： 1、氧化劑類型 硝酸鹽大于高鋁酸鹽 銨鹽大于鉀鹽 2、粘合劑網狀結構的化學性質,外界條件對 復合推進劑 老化的影響,外界因素：,1、溫度 主要影響化學變化中的后固化，氧化交聯，斷鏈降解，水解和AP分解的反應速率。 影響規(guī)律：溫度越高，反應速率越快，影響越大。,2、濕度 除影響粘合劑的水解外，還是造成“脫濕”的重要因素 3、受力狀態(tài)的影響 4、真空環(huán)境的影響,安全貯存壽命:主要針對組分放熱分解、存在著自然危險的推進劑而言。它表示固體推進劑在標準貯存條件下不發(fā)生著火的時間，但不能保證推進劑的使用性能。 安全使用壽命：是指固體推進劑在標準貯存條件下保持其物理化學性質不發(fā)生不可容忍變化的時間。它表示在使用期內推進劑性能出現的偏差小，且能滿足使用精度和功率的要求。,4-2固體推進劑貯存性能測試,118,一.雙基推進劑的貯存試驗 1.測量分解氣體的安定性實驗 2.測定安定劑的變化 3.其它方法 二.復合推進劑的的貯存試驗 1.固體推進劑力學性能試驗 2.擴散過程試驗 3.體積開裂試驗及無損探傷 三.固體推進劑使用壽命的確定 1.雙基推進劑的使用壽命 2.復合推進劑的使用壽命,一.雙基推進劑的貯存試驗,1.測量分解氣體的安定性試驗 維也里試驗,.65或65.5監(jiān)視試驗,試驗中觀察雙基或改性雙基推進劑分解 冒棕煙(NO2)出現的時間。,2、測定安定劑的變化,測量剩余安定劑的較老的方法是溴化法。 目前正采用的方法：薄層光密度計 和高速液相色譜來測定安定劑的反應產物。,高效液相色譜,高效液相色譜也叫高壓液相色譜、高速液相色譜高分離度液相色譜等。高效液相色譜系統由流動相儲液體瓶、輸液泵、進樣器、色譜柱、檢測器和記錄器組成，其整體組成類似于氣相色譜，但是針對其流動相為液體的特點作出很多調整。,二.復合推進劑的