北京理工大学教育基金会·教授文库 固体推进剂化学与技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 定义与基本概念 1

1.2 固体推进剂制造与应用过程中的化学问题 2

1.3 固体推进剂发展简史 5

1.4 固体推进剂的分类 7

1.5 固体推进剂的基本组成及功能 11

1.6 火箭和导弹武器对固体推进剂性能的要求 18

1.7 火箭推进的基本原理 20

1.7.1 固体火箭发动机的基本构成 20

1.7.2 火箭发动机的工作过程 22

1.7.3 火箭发动机的主要性能参数 22

参考文献 28

第2章 固体推进剂的能量性能 29

2.1 概述 29

2.2 爆热 31

2.3 推进剂的比容及燃气产物的相对平均分子质量 33

2.4 推进剂的比冲 34

2.4.1 定义 34

2.4.2 比冲的基本关系式 35

2.4.3 冻结比冲与平衡比冲 39

2.4.4 标准理论比冲 39

2.5 密度比冲 39

2.6 特征速度 40

2.7 推进剂比冲的计算方法 43

2.8 各类固体推进剂能量性能 49

2.8.1 双基及改性双基推进剂的能量特性 49

2.8.2 聚丁二烯推进剂的能量特性 52

2.8.3 硝酸酯增塑聚醚（NEPE）推进剂的能量特性 54

2.9 火箭发动机的工作效率 56

2.10 比冲效率 57

2.11 提高固体推进剂能量性能的主要途径 58

2.11.1 热力学上的依据 58

2.11.2 氧化剂 59

2.11.3 轻金属燃料 60

2.11.4 增塑剂及黏合剂 61

2.12 推进剂能量特性参数的测定 63

2.12.1 静止试验台法 64

2.12.2 弹道摆法 65

参考文献 66

本章习题 66

第3章 固体推进剂的燃烧性能 67

3.1 概述 67

3.2 燃烧的基本特征 68

3.3 固体推进剂的燃烧性能参数 69

3.3.1 燃烧速度（燃速） 69

3.3.2 燃速压力指数 70

3.3.3 燃速温度系数σp 73

3.3.4 压力温度系数πk 75

3.3.5 侵蚀燃烧与侵蚀比 76

3.4 双基推进剂的稳态燃烧理论 78

3.4.1 双基推进剂燃烧机理 78

3.4.2 双基推进剂平台燃烧机理 82

3.4.3 双基推进剂燃速和压力指数理论预估 84

3.5 复合改性双基推进剂燃烧理论 87

3.5.1 AP-CMDB推进剂稳态燃烧模型 87

3.5.2 HMX-CMDB推进剂稳态燃烧模型 89

3.6 复合推进剂燃烧理论 89

3.6.1 萨默菲尔德粒状扩散火焰模型（GDF） 90

3.6.2 BDP多层火焰燃烧模型 91

3.7 固体推进剂燃速的影响因素 93

3.7.1 氧化剂类型及含量对燃速的影响 93

3.7.2 氧化剂粒度及其分布对燃速的影响 95

3.7.3 多孔高氯酸铵对燃速影响 98

3.7.4 金属丝对燃速的影响 99

3.7.5 爆热对燃速的影响 100

3.7.6 燃烧催化剂对燃速的影响 101

3.7.7 降速剂的影响 102

3.8 固体推进剂的不正常燃烧 103

3.8.1 不完全燃烧 104

3.8.2 固体推进剂在发动机中的不稳定燃烧 104

3.8.3 固体推进剂燃烧转爆轰 108

3.8.4 推进剂燃速测试方法 110

本章习题 113

第4章 固体推进剂的力学性能 114

4.1 概述 114

4.2 固体火箭发动机对推进剂力学性能的要求 115

4.3 固体推进剂在火箭发动机中所受载荷情况的分析 116

4.3.1 自由装填式装药 116

4.3.2 壳体黏结的火箭发动机装药 117

4.4 固体推进剂力学性能的特征 120

4.4.1 双基推进剂 120

4.4.2 复合推进剂 121

4.5 高分子复合推进剂黏弹性力学行为及主曲线 122

4.5.1 高分子材料黏弹性力学行为的特征 122

4.5.2 产生黏弹性力学行为的原因 124

4.5.3 时间-温度等效原理和主曲线 124

4.6 影响固体推进剂力学性能的主要因素及调控方法 135

4.6.1 双基推进剂 135

4.6.2 影响复合推进剂力学性能的主要因素 140

参考文献 155

本章习题 156

第5章 固体推进剂的安定性和危险性 157

5.1 含硝酸酯推进剂的安定性 157

5.1.1 含硝酸酯推进剂的化学安定性 158

5.1.2 含硝酸酯推进剂的物理安定性 167

5.2 复合固体推进剂的老化 170

5.2.1 复合固体推进剂的老化特征 170

5.2.2 影响复合固体推进剂老化的因素 171

5.2.3 复合固体推进剂的老化机理 173

5.3 推进剂的贮存老化试验与使用寿命预估 176

5.3.1 推进剂的贮存老化试验 176

5.3.2 快速预估固体推进剂使用寿命的方法 180

5.3.3 使用寿命预测方法评估 184

5.4 改善固体推进剂贮存性能的方法 186

5.4.1 改善含硝酸酯固体推进剂贮存性能的方法 186

5.4.2 改善复合固体推进剂贮存性能的方法 187

5.5 固体推进剂的危险性 189

5.5.1 概述 189

5.5.2 含硝酸酯固体推进剂的自动着火危险性 190

5.5.3 撞击感度 194

5.5.4 摩擦感度 196

5.5.5 固体推进剂的静电火花感度 196

5.5.6 固体推进剂的爆轰感度 198

5.5.7 推进剂生产使用过程中的安全问题 199

参考文献 200

本章习题 201

第6章 双基及改性双基推进剂 202

6.1 双基推进剂 203

6.1.1 双基推进剂的类别 203

6.1.2 双基推进剂的配方 204

6.1.3 双基推进剂的性能 207

6.1.4 双基推进剂的性能调节 212

6.2 改性双基推进剂 214

6.2.1 改性双基推进剂的性能特点 214

6.2.2 改性双基推进剂的组成 216

6.2.3 改性双基推进剂的性能 220

6.2.4 改性双基推进剂主要性能的调控规律 226

参考文献 233

本章习题 234

第7章 复合固体推进剂 236

7.1 概述 236

7.2 复合固体推进剂对黏合剂的要求 238

7.2.1 对黏合剂的要求 238

7.2.2 黏合剂预聚物的固化反应及其控制参数 239

7.2.3 对固化体系的要求 242

7.3 聚硫橡胶推进剂 243

7.3.1 聚硫橡胶黏合剂的合成及其性质 244

7.3.2 固化体系 245

7.3.3 典型聚硫橡胶推进剂的配方及性能 247

7.4 聚氨酯推进剂 248

7.4.1 聚氨酯的化学原理 248

7.4.2 黏合剂的合成及性质 251

7.5 聚丁二烯推进剂 256

7.5.1 端羧基聚丁二烯（CTPB）推进剂 257

7.5.2 端羟基聚丁二烯（HTPB）推进剂 263

7.6 新型固体推进剂——硝酸酯增塑聚醚（Nitrate Ester Plasticized Polyether）推进剂 281

7.6.1 概述 281

7.6.2 NEPE推进剂黏合剂系统的特点 282

7.6.3 NEPE推进剂的性能 286

7.7 固体推进剂新型黏合剂、含能增塑剂、氧化剂及含能添加剂 295

7.7.1 概述 295

7.7.2 叠氮聚醚黏合剂及其推进剂 295

7.7.3 以叠氮聚醚为黏合剂的复合固体推进剂 310

7.7.4 端羟基嵌段共聚醚（HTPE）黏合剂及其推进剂 317

7.7.5 二氟氨基聚醚黏合剂 324

7.7.6 聚醚聚三唑黏合剂及其推进剂 329

7.7.7 几种新型含能增塑剂和高能添加剂 333

7.7.8 新型氧化剂 338

7.7.9 新型含能添加剂 350

参考文献 367

本章习题 367

第8章 固体推进剂制造工艺 369

8.1 概述 369

8.2 推进剂的制造工艺理论 370

8.2.1 硝化纤维素与溶剂间的溶解性能 370

8.2.2 双基推进剂的流变特性 372

8.2.3 双基推进剂药料的物理状态 374

8.3 螺旋压伸成型工艺 375

8.3.1 典型螺旋压伸工艺流程 375

8.3.2 吸收药的制造 375

8.3.3 塑化药料的制造 383

8.3.4 塑化药料挤压成型 385

8.3.5 切药，整形，探伤，包覆 387

8.3.6 其他挤压成型工艺 387

8.4 双基、复合改性双基推进剂的浇铸成型工艺 388

8.4.1 浇铸工艺的特点 389

8.4.2 基本的工序和工艺流程 389

8.4.3 粒铸工艺 390

8.4.4 配浆浇铸工艺 395

8.4.5 固化成型 401

8.4.6 模具装配、脱模和整形 403

8.4.7 粒铸与配浆浇铸工艺的对比 404

8.5 复合推进剂的浇铸法制造工艺 405

8.5.1 概述 405

8.5.2 氧化剂准备 406

8.5.3 其他原材料准备 408

8.5.4 壳体、模芯准备 410

8.5.5 混合工艺 411

8.5.6 浇铸工艺 413

8.5.7 固化工艺 416

8.5.8 脱模与整型 418

8.5.9 端面包覆 418

8.5.10 无损检测 419

8.5.11 装药发动机的包装及存放 419

参考文献 420

本章习题 420

第9章 燃气发生剂 421

9.1 概述 421

9.2 双基型燃气发生剂 422

9.2.1 双基型燃气发生剂的组分及其作用 423

9.2.2 双基型燃气发生剂配方实例 425

9.3 硝酸铵型燃气发生剂 429

9.3.1 硝酸铵氧化剂 429

9.3.2 硝酸铵型燃气发生剂 433

9.3.3 硝酸铵型燃气发生剂的燃烧性能 435

9.4 高氯酸铵型燃气发生剂 436

9.4.1 降温剂 436

9.4.2 高氯酸铵型燃气发生剂配方 437

9.5 二羟基乙二肟型燃气发生剂 438

9.6 硝胺型燃气发生剂 439

9.7 烟火型燃气发生剂 440

9.7.1 烟火型燃气发生剂的组成及作用 440

9.7.2 烟火型燃气发生剂配方实例 441

9.8 燃气发生剂配方设计 443

9.8.1 降低燃烧温度 443

9.8.2 减少燃气中残渣、烟雾含量 447

9.8.3 提高燃气发生剂发气量 448

9.8.4 燃气发生剂配方设计中的有关问题 448

参考文献 450

本章习题 451

第10章 固体推进剂的绝热包覆层与无损检测技术 452

10.1 概述 452

10.2 对固体推进剂包覆层的基本要求 453

10.2.1 包覆层与推进剂具有良好的相容性 453

10.2.2 包覆层要有较好的力学性能 454

10.2.3 包覆层与推进剂应有良好的黏结性能 454

10.2.4 包覆材料要有良好的抗老化性能 455

10.2.5 包覆层应具有良好的工艺性能 455

10.3 包覆层材料 455

10.3.1 热塑性聚合物 455

10.3.2 热固性聚合物 457

10.3.3 聚合物弹性体 458

10.3.4 填料及其应用 459

10.4 包覆层设计的理论基础和准则 461

10.4.1 黏结机理 461

10.4.2 生烟机理和消烟技术 463

10.4.3 设计准则 464

10.5 固体推进剂的包覆工艺 467

10.5.1 自由装填式推进剂药柱的包覆 467

10.5.2 壳体黏结式发动机装药的包覆工艺 470

10.5.3 人工脱黏 473

10.6 装药包覆层中液体组分的迁移和抑制 475

10.6.1 NG迁移的危害 475

10.6.2 迁移的原因 476

10.6.3 影响NG迁移的因素 477

10.6.4 NG迁移的动力学和热力学研究 478

10.6.5 NG迁移的抑制技术 479

10.7 装药包覆层的脱黏、开裂原因及预防措施 480

10.7.1 脱黏、开裂的原因分析 480

10.7.2 防止开裂和脱黏的措施 481

10.8 包覆层性能的检测方法 483

10.8.1 相容性试验方法 483

10.8.2 增塑剂迁移性能试验方法 485

10.8.3 黏结强度的测定与脱黏的检测 487

10.8.4 物理机械性能 488

10.8.5 贮存可靠性 489

10.8.6 探伤 489

10.9 固体推进剂的无损检测 489

10.9.1 超声波检测 490

10.9.2 固体推进剂包覆层超声波脉冲反射法无损检测 493

10.9.3 X射线检测 495

10.9.4 激光全息检测 498

10.9.5 微波检测 498

10.9.6 CT扫描检测 500

10.10 固体火箭发动机内绝热层材料 502

10.10.1 概述 502

10.10.2 固体火箭发动机内绝热层材料的烧蚀机理 516

10.10.3 固体火箭发动机内绝热层材料设计的基本原则 524

10.10.4 固体火箭发动机内绝热层的主要原材料 526

10.10.5 固体火箭发动机内绝热层的性能及测试方法 534

参考文献 541

本章习题 542