[科普中国]-超高燃速推进剂

简介

超高燃速推进剂（UHBR），又称微孔推进剂或透气性推进剂。它是一类燃速大于1m/s、近20年发展起来的新型推进剂。随着现代武器性能的提高和发展，提出了譬如高速动能弹、火炮随行装药和高速拦截导弹等武器系统，这些武器都要求能瞬间产生大推力，具有高初速。因而对推进剂提出了远远超出常规推进剂的燃速要求，要求其燃速要达到1m/s以上。另外，超高燃速的获得还可实现简单的端面燃烧装药，大大简化装药设计，并可获得发动机装药的大装填密度。为此，近20年来，国内外都积极开展了UHBR的研究工作，对UHBR的对流燃烧特性有了较深的认识，同时也发展了UHBR的稳态对流燃烧理论。2

UHBR的燃速很高，一般大于1m/s，有的甚至高达几百米每秒，而常规推进剂的燃速范围一般在1~100mm/s。UHBR的燃速之所以远远超出常规推进剂，是由于在推进剂中形成了大量微孔，燃烧时部分高温高压气体产物透入到孔隙中，点燃孔隙壁，形成对流燃烧，瞬间燃烧面积和能量传递强度都远远超出常规推进剂平行层燃烧时的状况，因而可获得超高燃速。由此可知UHBR的燃烧特性也与常规推进剂的燃烧特性有明显的区别。

已报道的UHBR，由于配方和制备方法不同，形成了不同的类型，其燃烧特性也有所差异。2

UHBR的类型UHBR根据配方组成和制备工艺来分，可分为以下三种主要类型：

颗粒黏结微孔推进剂这是一类将含能组分的颗粒黏接在一起而制成的，UHBR推进剂中的微孔是由颗粒之间孔隙所形成的的。据报道用过的配方组成和制备方法有：

用浓度为5%~10%（或1%）的高氮量NC溶液将黑火药颗粒包覆，再装入模中烘去溶剂。这种UHBR的燃速一般为一至十几米每秒；

用按化学当量比的高分子黏结剂包覆AP/Al（或复合推进剂颗粒），再压入模中进行固化。这种UHBR根据压装的密度不同，对流燃速的范围可在10m/s范围内变化；

将NC（或DB推进剂）制成颗粒，再用溶剂是颗粒表面浸润溶解（或用NC、DB溶液包覆）。浸润（或包覆）后的颗粒装填在模具中，然后烘干溶剂。这种UHBR的燃速一般在2~5m/s。2

发泡微孔推进剂这是利用加入推进剂中的发泡剂在生成气体过程中在推进剂内形成微孔的一类UHBR。已见资料报道的有：

微孔推进剂，将发泡剂（苯二甲基二亚硝胺或偶氮二异丁氰）与NC及其他组分混合、胶化再装入模具成型，成型后的药柱加热或在水中发泡。燃速可达1m/s以上；

PVC/AP浇铸微孔推进剂，用固体（或液体）发泡剂与PVC/AP及其他组分混合均匀—浇入模具—加温发泡—固化可获得1~4m/s的燃速。2

海威尼特（Hivelite）微孔推进剂这种推进剂的研究是在美军弹道研究室领导下进行的。这种推进剂是在传统的推进剂组成中加入十氢癸硼酸盐，由于是用作火炮中的随行装药，因而氧化剂没用AP。据资料报道，利用混合—模压—固化的工艺方法制造出不同孔隙率[以占最大理论密度的百分率TMD（%）表示]的推进剂，其燃速可达1~500m/s（50~100MPa）。2