DNTF-CMDB推进剂燃烧性能的调节

郑 伟，王江宁，宋秀铎，袁志锋，王明星，谢 波

（西安近代化学研究所，陕西 西安710065）

引 言

3，4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）是一种新型的高能量密度化合物［1］，在推进剂中用DNTF 部分或全部取代RDX／HMX 可提高推进剂的能量［2］。研究结果表明，DNTF 可以应用于改性双基推进剂中［3-4］。

含DNTF改性双基推进剂燃烧性能的研究结果 表 明［2，5］，随着DNTF含量的增加，推进剂的压强指数逐渐增大，含DNTF质量分数30%的改性双基推进剂在8～14MPa压强范围内的压强指数为0.38。较大的压强指数限制了DNTF在推进剂中的工程化应用。为了进一步降低其压强指数，本研究以含DNTF（质量分数为30%）的改性双基推进剂为对象，对其燃烧性能进行了研究，并取得了较好的效果。

1 实 验

1.1 样品的制备

实验样品采用传统双基推进剂压伸工艺（吸收、熟化、光辊压延）制备。推进剂配方如表1 所示，DNTF 由西安近代化学研究所生产，纯度大于99%，NC和NG 由四川川安化工厂生产，表1配方中的其他组分为二号中定剂（C2）和凡士林（V）。

采用GJB770B-2005方法706.1靶线法测定推进剂燃速，实验温度20℃。

表1 DNTF-CMDB推进剂配方Table 1 Formulations of propellant containing DNTF

2 结果和讨论

2.1 铜盐对燃烧性能的影响

图1是两种不同铜盐对DNTF-CMDB 推进剂燃烧性能的影响。由图1 可知，添加质量分数为1.6%的芳香族铜盐E-Cu 后，SY1 推进剂在6～16MPa下的压强指数为0.61，相关系数R为0.983。添加质量分数为1.6%的脂肪族铜盐F-Cu后，SY2 推进剂在6～16MPa 下的压强指数为0.48，R为0.976。在10～16MPa下，SY2比SY1的燃速降低了1.71～3.47mm／s；在6～16MPa下的压强指数降低了21%。

由此可知，脂肪族铜盐F-Cu 可降低推进剂在高压下的燃速和压强指数。

图1 两种铜盐对推进剂燃速的影响Fig.1 Effect of two copper salts on burning-rate of propellant

2.2 铅盐对燃烧性能的影响

图2是4种铅盐对推进剂燃烧性能的影响。在6～16 MPa下，SY2、SY3、SY4和SY5推进剂的压强指数分别为0.48、0.80、0.24和0.72，R值分别为0.976、0.988、0.993 和0.970。在6MPa 下，SY4 和SY3 推进剂的燃速分别为18.64 和7.83mm／s，前者比后者提高了138%，且SY4 比SY3的压强指数降低了70%。

由此可知，芳香铅盐可提高推进剂在低压下的燃速，且芳香铅盐与脂肪酸铜盐配合使推进剂在6～16MPa的压强指数降到0.3以下。

图2 铅盐对推进剂燃速的影响Fig.2 Effect of lead salts on burning-rate of propellant

2.3 NC与NG 配比对燃速的影响

图3是NC与NG 的质量比对推进剂燃烧性能的影响。由图3可知，随着NC 与NG 质量比的减小，推进剂的燃速增加，压强指数增大。在6～16MPa下，SY6 推进剂的压强指数为0.42，R为0.992；SY4的压强指数为0.24，R为0.993；SY7的压强指数为0.09，R为0.981。

由此可知，适当控制配方中NG 的含量可降低推进剂的压强指数。

2.4 增塑剂对燃烧性能的影响

图4是分别用NG 和TEGEN 作增塑剂时，对推进剂燃烧性能的影响。SY4 用NG 为增塑剂，SY8以TEGEN 为增塑剂。由图4可知，配方SY8和SY4在6～16MPa下的压强指数分别为0.05和0.24。可见，以TEGEN 作增塑剂时，推进剂的燃烧性能较好。

图3 NC与NG 配比对推进剂燃速的影响Fig.3 Effect of the mass ratio of NC and NG on burning-rate of the propellant

图4 不同增塑剂对推进剂燃速的影响Fig.4 Effect of the different plasticizers on burning-rate of propellant

2.5 内弹道稳定剂对燃烧性能的影响

图5是不同的内弹道稳定剂对推进剂燃烧性能的影响。

图5 内弹道稳定剂对推进剂燃速的影响Fig.5 Effect of the different inner ballistic stabilizers on burn-rate of the propellant

由图5可知，3个配方均产生明显的平台燃烧，SY9在6～14MPa 下的压强指数为0.10，R为0.983；在6～12MPa下的压强指数为0.11，R为0.980。SY4 在6～14MPa 下的压强指数 为0.23，R为0.992。SY10在6～12MPa下的压强指数为0.06，R为0.978。可见加入MgO 后，推进剂在平台燃烧区间的燃速降低，6～12MPa下的压强指数减小。加入Al2O3后，推进剂在平台燃烧区间的燃速增加，平台区间6～14MPa的压强指数从0.10增加到0.23。

由此可知，采用MgO 作为内弹道稳定剂可降低推进剂的压强指数。

3 结 论

芳香铅盐与脂肪酸铜复配，降低NG 的含量、用TEGEN 作为增塑剂、用MgO 作为内弹道稳定剂均可降低推进剂的压强指数。

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