Mg/PTFE贫氧烟火推进剂配方优化研究

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为对镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)贫氧烟火推进剂配方进行优化,提升其性能,本文依据烟火药的燃烧原理,从热力学和动力学等方面对Mg/PTFE贫氧烟火推进剂配方进行了理论计算与实验研究。   首先,以推进剂的燃烧速度和燃烧温度为主要考察对象,经过理论计算,选定了氧平衡(OB)为-0.9,质量比Mg∶PTFE=7∶3为优化的基础配方。然后通过正交实验,分别改变Mg粉粒度、PTFE粒度、黏合剂含量、固化剂含量研究对推进剂的燃烧性能的影响,得到了优化配方为:氧平衡OB=-0.9,质量比Mg∶PTFE=7∶3、外加30%端羟基聚丁二烯(HTPB),镁粉粒径d50=25.55μm、PTFE粒径5μm、固化剂选用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)含量为HTPB的7%、60℃恒温固化7天,测得推进剂的线性燃速为13.98mm·s-1,质量燃速2.72g·cm-2·s-1,燃温1811.2℃。为提升推进剂燃烧性能,实验研究了不同燃速调节剂对推进剂燃烧性能的影响,在优化配方的基础上,确定添加二茂铁为HTPB含量2%作为燃速调节剂,制备的Mg/PTFE贫氧推进剂实测的线性燃速为16.72mm·s-1,质量燃速为3.26g·cm-2·s-1,燃烧温度为1902.3℃。由于Mg/PTFE红外特征信号较强,多用于红外诱饵和红外照明等,用作推进剂应选择红外特征信号相对较低的配方。通过对不同氧平衡、不同黏合剂及其含量对推进剂红外特征信号的测试研究,得出OB=0.9,质量比Mg∶PTFE=7∶3时,浇注制备的Mg/PTFE贫氧烟火推进剂红外辐射亮度和红外辐射强度相对较低,模压制备的Mg/PTFE贫氧烟火推进剂添加5%酚醛树脂作黏合剂,制备的推进剂红外光谱亮度和红外辐射强度相对较低。   研究表明,配方优化后Mg/PTFE贫氧烟火推进剂燃烧性能良好,可用于固体火箭冲压发动机。
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