综述了国外几种主要动能拦截导弹、战术动能导弹和超高速导弹以及其所用固体推进剂的配方和主要性能,在此基础上分析了高速动能导弹和超高速导弹对固体推进剂在性能方面的需求.推进剂的高压燃烧稳定性问题以及采用新型含能材料组分的NEPE类配方是高速动能导弹的发射推进剂研究开发的重点技术领域和发展趋势;燃气清洁、快速点火响应以及能在高过载条件下稳定工作等是当前KKV轨/姿控系统对固体推进剂性能的主要要求.尽管在实用性上存在很多问题,但凝胶推进剂应用于轨/姿控系统具有更加灵活的能量输出控制能力,可使 KKV更且智能飞行和快机动的能力,是KKTV控制用推进剂的发展方向.

简要回顾了GAP的研究历程及应用情况,介绍了有关GAP的特点及研究现状,着重阐述了GAP热分解及燃烧过程的特点,给出了目前比较先进的实验方法及手段,如色谱-质谱联用、热解质谱、分子束质谱、红外激光、紫外激光、CO2激光诱导热解等,可供进一步研究GAP参考.

通过测定不同压力下推进剂的燃烧性能以及熄火表面元素分析,研究了3种铅盐(LF、LP和LC)对无烟NEPE推进剂燃烧性能的影响.结果表明,LF、LP或LC使该推进剂的压强指数在3～5 MPa压力范围内降至0.33～0.48,5～12 MPa降至0.18～0.58.推进剂熄火表面元素分析结果表明,LF和LP中的铅元素在推进剂燃烧过程中更易于在燃面富集,而LC中铅元素在燃面上的富集程度相对较弱,这与3种铅盐对无烟NEPE推进剂的燃速催化效果一致.

为了准确评价推进剂的羽烟水平,采用美军SCF(Signature Characterization Facility)烟箱法的原理,研制了推进剂环境实验箱以及可见光、近、中、远红外透过率测试系统.利用该系统进行了透过率测试,系统测试精度小于3%.制定了羽烟光学透过率测试标准,据此对不同配方的推进剂一次烟、二次烟进行了研究,结果表明,一次烟的光学透过率随铝粉含量增加而降低,而二次烟的光学透过率主要与AP含量密切相关,产生几率与环境温湿度有关.

为研究镁铝富燃料固体推进剂组分对点火性能的影响,采用改进的靶线法燃速测试系统对多种含镁铝富燃料固体推进剂在常压和加压下进行了通电金属丝点火性能的对比实验.被测试推进剂的镁铝合金含量为20%～40%,或者同时含镁铝合金及硼,氧化剂含量为30%～53%.实验表明,在固定外界输入热源的情况下,推进剂的点火性能主要与氧化剂含量和粒度有关;金属的含量和种类也有一定的影响;催化剂对点火延迟时间影响很小;压强对此种点火方式几乎无影响.该点火延迟测试方法简单易行,并具有一定的可靠度,适于配方调试.

首次在螺压CMDB推进剂中对CL-20、DNTF、FOX-12 3种高能量密度材料进行了应用研究,发现这3种材料能在螺压工艺中安全地制成样品.当添加量为50%时,4～22 MPa压力指数小于0.3～0.6;添加50%CL-20或DNTF时,改性双基推进剂的能量(爆热)高于添加50%HMX的改性双基推进剂.添加3种新材料后,改性双基推进剂的安定性与同类推进剂相当.

研究了飞片起爆装置中的能源供给系统的工作性能.通过理论分析以及罗果夫斯基线圈测量法对能源供给系统短路放电波形的测试,用示波器记录了短路测试电形曲线和有负载测试波形曲线,所得系统的电参数值为:T＜2.0μs,L≤82 nH,R≤47 mΩ,爆炸箔的工作时间为1.8 μm.这些数据表明,所用的能源供给系统可作为飞片起爆装置的能源供给装置。

根据身管武器内弹道特点,提出了变燃速发射药的概念,论述了基本原理和实现该原理的技术方法.采用内层为高燃速发射药,外层为低燃速发射药,达到变燃速的目的.实验证明,两层结构的变燃速发射药具有所希望的能量释放规律,表现出很好的渐增性燃烧.变燃速发射同时还具有高能量、普遍适应性、高安全性等特点.

设计了一套火药尺寸的显微图像自动处理系统,它集图像处理、特征检测与定量分析于一体,对火药尺寸的显微图像进行自动识别,计算出火药的内径、外径和弧厚等药型尺寸的详细数值,结果可自动形成报表,显示或打印,也可存入数据库进行统计分析.

通过试验验证了抗高过载FAE燃料的物化性能、爆炸威力及抗过载能力,研究内容包括燃料的内相容性、撞击感度、摩擦感度、静爆威力、燃料爆炸的火球发展历程以及燃料在各种撞击过载和发射过载条件下的状态变化等.结果表明,燃料的爆炸比威力大于2.0倍TNT当量,装填密度大于1.55 g/cm3;燃料内相容性和安定性良好,抗过载能力经过小样试验大于2×105m/s2,其性能基本满足工业化生产的安全性要求.

采用高速运动分析系统研究了硝基甲烷爆轰产物在空气中的膨胀飞散过程,并利用热渗透理论计算了硝基甲烷爆炸热作用下铝粉颗粒温度响应.结果表明,硝基甲烷液体炸药爆轰产物膨胀初期阶段对铝粉颗粒的热作用明显优于其爆轰区阶段的热作用;而在许多研究中往往忽略了爆轰区对铝粉热作用的影响,小尺寸铝粉颗粒在炸药爆轰区也能够迅速被加热至活化温度而可能参与化学反应.

结合实际三硝基甲苯(TNT)废水的水质状况,选择HCO3-、NO3、HCOO、MnO4、SO42-及C1-等为代表性污染组分,以TNT去除率及反应速率常数为评价指标,开展了阴离子对O3/H2O2降解TNT功效影响的实验研究.结果表明,废水中阴离子对O3/H2O2降解TNT功效的影响,与离子种类及浓度的关系密切,HCO3-、HCOO、MnO4-等对O3/H2O2降解TNT具有抑制作用,且随浓度的增加而加强,抑制作用能力HCOO＞HCO3-＞MnO4-,而NO3、SO42-及Cl-等对O3/H2O2降解TNT作用功效几乎没有影响HCOO-、HCO3-可能影响O3/H2O2体系中·OH的形成,MnO4-既影响·OH的形成又影响其寿命,使O3/H2O2降解TNT的功效降低.

采用Pd(OH)2/C催化剂,研究了常压下四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADB)在甲酸介质中氢解脱苄合成四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷(TADF)的反应动力学.通过空白实验消除催化剂及溶剂对吸氢量的影响,以吸氢量来表征反应程度.通过积分反应速率方程,对不同温度下该反应的实验数据进行了动力学计算.实验结果表明,在实验条件下,TADB的氢解脱苄对于TADB是一级反应,反应表观活化能为50.41 kJ/mol,指前因子为4.5326×106min.而用Pd/C催化剂时,该溶液放出氢气且反应不完全.

用DMA研究了TATB填充氟聚物的耐热性,并用常规力学性能分析加以验证,探讨了TATB粒径及复合物制样方式对TATB填充氟聚物动力学性能的影响.结果表明,(1)使用大颗粒TATB的PBX,其耐热温度高于使用小颗粒TATB的PBX耐热温度;(2)等静压制试样的耐热性好于模压制试样的耐热性;(3)在耐热温度处,TATB填充含氟共聚物的力学性能呈现突变,表明DMA技术可用于表征材料的耐热性.

用一种新型重结晶方法,获得了几十纳米到若干微米的RDX微晶.用TEM和DLS研究了溶剂相中RDX浓度对颗粒粒径的影响和陈化时间对颗粒生长的影响.通过控制溶剂中RDX的浓度可制得所需尺寸的RDX微晶.建立了结晶动力学模型.用该模型阐明了溶剂中RDX的浓度与颗粒大小的关系,实验结果符合该模型.

介绍了二叠氮季戊二醇二硝酸酯(PDADN)的一种合成新工艺,即以季戊四醇为原料,先经过溴化合成出2,2-二溴甲基-1,3-丙二醇(PB),再叠氮化合成出2,2-二叠氮基-1,3-丙二醇(PA),最后硝化三步反应合成出二叠氮季戊二醇二硝酸酯,并利用红外、核磁、元素分析等测试手段进行了结构鉴定.

在B3LYP/6-31G**水平下,研究了烷烃、乙烯及1,3-丁二烯的氨基硝基取代物中不同位置和数量的氨基对C-NO2的影响.结果表明,在氨基硝基烷中,氨基的位置和数量对C-NO2键的影响只能依赖于氨基硝基的诱导效应和空间效应,当二者的间距超过2个C原子时,氨基对C-NO2键的影响将变得很微弱;在氨基硝基乙烯类化合物中,1号位的氨基会削弱C-NO2键;而2号位的氨基加强了C-NO2键,并且随着2号位氨基数目的增加,C-NO2键缩短,C-NO2上C原子的负电性增加(包括正电荷减少),C=C键伸长,τ增加,即氨基的供电子作用和整个分子的共轭效应更加明显;对于氨基硝基1,3-丁二烯类化合物,当分子中硝基氧未与氨基氢形成氢键时,氨基对C-NO2键明显存在类似于苯环的定位效应.当分子中硝基氧与氨基氢形成氢键时,以上效应被削弱,而且在氨基数目相同的条件下随着氢键的增强,C-NO2键被削弱.

在理论分析和实验的基础上,提出了用有机酸类固体可燃剂代替柴油,以达到改进膨化硝铵炸药流散性的目的.对两种典型的固体可燃剂对膨化硝铵炸药的爆炸性能、流散性和吸湿率的影响进行了实验研究.结果表明,用固体可燃剂可以部分代替柴油作为还原剂,而不影响炸药的爆炸性能,可明显改善膨化硝铵炸药的流散性,该工艺没有污染和毒性,能满足绿色生产的要求.

在比较DADE的3条文献合成路线基础上,研究了以2-甲基-4,6-嘧啶二酮为母体用硝硫混酸硝化生成中间体2-(二硝基亚甲基)-5,5-二硝基-2H-嘧啶-4,6-二酮、中间体水解合成DADE的方法.DADE总收率达到83%以上,用IR、MS、NMR及元素分析鉴定了其结构.

通过文献调研,介绍和分析了6种炸药爆轰驱动飞片速度的计算模型,并指出每一种计算模型的适用范围.讨论了格尼模型以及后人针对格尼模型应用中存在的问题,提出了改进计算模型,主要包括有效装药量、不同空气间隙大小、不同mc/mm比情况、多层装药贡献法、爆速法、炸药示性值法等,可为不同应用场合提供不同的参考模型.

为探索在大庆油田140 mm套管井上应用127射孔弹以提高射孔穿深,达到更好的射孔效果,研制出102枪装127弹射孔工艺技术.模拟井和地面试验井试验表明,该工艺解决了枪身强度、合理装药量等关键技术,使该项新工艺既实现了射孔弹最佳合理炸高和枪靶间隙以达到深穿透的目的,又防止了102枪涨大、炸裂.大庆油田近千口井现场试验表明,该技术的射孔穿深、孔径等技术指标在行业标准允许的范围内,并能有效地提高采液、采油强度.

导出了描述结晶生长过程的3个热动力学方程和这些动力学方程的参数与常数间的2个关系式.用Calvet微热量计测定了RDX和HMX从二甲基亚砜、环已酮和硝酸中的稀释/结晶总放热量和产热速率.用导出的方程和关系式处理了RDX和HMX的放热稀释/结晶生长过程的动力学数据.结果表明,RDX和HMX的放热稀释/结晶过程服从Burton-Cabrera-Frank位错理论.

利用差示扫描量热法(DSC)研究了添加剂作用下硝酸铵(AN)的晶型转变和热分解规律,探索了添加剂对提高AN常温安定性和高温热活性的途径和机理.结果表明,几种有机添加剂在常温条件下削弱了AN的晶变热效应,对AN具有晶型稳定作用;加入木粉、棉纤维、H3PO4、KCl、K2Cr2O7使AN放热温度提前,释能突发性增强,能够促进AN在高温条件下的热分解.