王鴻順

摘 要：本文將復(fù)合固體推進劑不同組分的分類作為主要出發(fā)點，對當前高能復(fù)合固體推進劑研究進展進行了深入研究，包括金屬燃燒劑、含能粘合劑體系等，具有重要意義。

關(guān)鍵詞：高能復(fù)合固體推進劑;研究進展

1 前言

復(fù)合固體推進劑具有很多特性，如可加工性、儲存性能、力學(xué)性能、能量性能等。在制作空間飛行器、導(dǎo)彈、火箭時，常常會選擇復(fù)合固體推進劑作為固體發(fā)動機動力源，同時這也是目前固體推進劑的重要發(fā)展趨勢。復(fù)合固體推進劑是一種多相混合的異質(zhì)推進劑，其中，主要選擇高分子粘合劑作為基體，同時加入金屬燃燒劑、固體氧化劑及一些其他功能助劑。自復(fù)合固體推進劑誕生以來，能量一直是發(fā)展主線。為能夠?qū)?fù)合固體推進劑的能量進行有效提高，要求其燃燒產(chǎn)物的平均分子量應(yīng)比較低，組分材料的生成熱應(yīng)比較高，同時燃燒反應(yīng)出來的放熱量應(yīng)比較大;所以只有合理選取和搭配復(fù)合固體推進劑中的不同組分，才能夠?qū)崿F(xiàn)以上各大目標。針對復(fù)合固體推進劑，當前對其提出極為一種強烈的需求，即高能化，所以當前復(fù)合固體推進劑領(lǐng)域中，新型高含能材料、組分材料的改性是一大研究熱點。因此，本文將復(fù)合固體推進劑不同組分的分類作為主要出發(fā)點，對當前高能復(fù)合固體推進劑研究進展進行了深入研究，具有重要意義。

2 高能復(fù)合固體推進劑研究進展

2.1 金屬燃燒劑

為能夠?qū)腆w推進劑的密度、爆熱進行有效提高，可將適量的金屬燃燒劑加入到固體推進劑中。硼、鎂、鋰、鈹、鋁均為可用的金屬燃燒劑。其中，鈹?shù)亩拘员容^大，鋰是一種堿金屬且價格非常高，鎂的密度比較小，所以，鋁、硼是當前固體推進劑中比較常用的金屬燃燒劑。

2.1.1 鋁

盡管鋁粉的燃燒熱比較低，不過因鋁的耗氧量比較低、密度比較大，將較多的鋁粉加入到復(fù)合固體推進劑中，能夠?qū)?fù)合固體推進劑比沖進行大幅度提高，所以復(fù)合固體推進劑對鋁的使用是十分廣泛的。目前，納米化是復(fù)合固體推進劑對鋁粉運用的一大重要發(fā)展方向。通過運用適量的納米鋁粉，能夠?qū)?fù)合推進劑的燃燒速度進行有效提高，對點火溫度進行有效降低，對點火時間進行有效縮短。

2.1.2 硼

硼的毒性是比較小的，來源非常廣泛，其容積熱值、質(zhì)量熱值是非常高的，具有比較好的運用前景。不過因為在燃燒過程中，硼的表面會產(chǎn)生B2O3液體薄膜，由于B2O3液體薄膜的沸點是非常高的，無法在短時間內(nèi)迅速揮發(fā)，造成硼顆粒內(nèi)部無法完全燃燒，且因為B2 O3液體薄膜在揮發(fā)以后，會有大量的熱被帶走，導(dǎo)致硼粒子出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，所以和鋁復(fù)合固體推進劑比較，加硼復(fù)合固體推進劑的實際性能是相對較差的。

針對以上問題，為能夠?qū)ε鸬娜紵匦赃M行有效改善，對燃燒效率進行有效提高，我國專業(yè)人員深入研究了硼表面的改性。通過大量研究后發(fā)現(xiàn)，通過使用錯和鈦包覆硼粉，能夠?qū)c火延遲時間進行有效縮短，通過使用AP、GAP來包覆硼粉，可以對硼粒子的燃燒時間進行有效縮短。

2.2 含能粘合劑體系

針對復(fù)合固體推進劑，將粘合劑作為連續(xù)相，通過有效組合粘合劑、增塑劑、交聯(lián)劑等，能夠有效形成粘合劑體系;其中，針對復(fù)合固體推進劑的能量，增塑劑、粘合劑對其影響和作用是非常顯著的。

2.2.1 含能增塑劑

傳統(tǒng)增塑劑，能夠?qū)腆w推進劑的藥漿粘度進行有效降低，對固體推進劑的流變性能進有效改善，對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度進行有效降低，對固體推進劑的低溫力學(xué)性能進行有效改善，對揮發(fā)、遷移現(xiàn)象進行有效減少。針對含能增塑劑，除了具有傳統(tǒng)增塑劑以上功能以外，它能夠?qū)腆w推進劑的能量進行有效提高。含能增塑劑大致可以劃分為兩種類型，即硝酸酯類和疊氮類，含能增塑劑具有很多特點，如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低、感度低、含氮量高、生成熱高、密度大等。

2.2.2 含能粘合劑

除了能夠?qū)、H、S等可燃元素提供給復(fù)合固體推進劑進行燃燒以外，復(fù)合固體推進劑自身的性能還能夠?qū)腆w推進劑的其他方面產(chǎn)生直接影響，包括力學(xué)性能、貯存性能、燃燒性能、制造工藝等。含能粘合劑是一種高分子聚合物，在含能粘合劑進行燃燒時，能夠?qū)饘偃紵齽?、氧化劑的燃燒環(huán)境進行有效改善，而且能夠釋放出更多的能量，可以對推進劑的性能進行有效提高，使推進劑具有較好的可加工性、力學(xué)性能。目前，硝酸酯增塑聚醚類粘合劑和疊氮類粘合劑是含能粘合劑的主要研究對象。

在最近幾年中，出現(xiàn)了一些新型含能粘合劑。其中，對于聚縮水甘油硝酸酯，因為其具有比較大的密度，密度比沖高約5N°s/cm3，它是當前能量最大的粘合劑;不過異氰酸酯類交聯(lián)劑和聚縮水甘油硝酸酯進行反應(yīng)固化后，主鏈會出現(xiàn)降解現(xiàn)象，嚴重影響儲存，所以大大縮小了這種粘合劑的應(yīng)用范圍。

3 小結(jié)

目前，關(guān)于復(fù)合固體推進劑的高能化，其主要研究工作大致可以劃分為兩大方面，即：其一，通過運用含能粘合劑體系，能夠?qū)?fù)合固體推進劑的能量性能進行有效提高;其二，通過利用金屬燃燒劑、氧化劑的包覆改性、納米化，以對復(fù)合固體推進劑的綜合性能進行有效提高。只有不斷深入研究復(fù)合固體推進中的不同組分的機理，對新型含能材料的運用進行深入探索，才能夠不斷提高我國復(fù)合固體推進劑的技術(shù)水平。

參考文獻：

[1]伍繼君，楊斌，馬文會，劉大春，戴永年，張廣立，翟玉春.超細高能燃料無定形硼粉的自蔓延制備與表征[J].功能材料，2017（12）.