本发明涉及一种用于远射程、大载荷、强突防、小型化战略导弹的含AlH3的高理论比冲和高密度推进剂及其制备方法。
背景技术:
:随着武器装备的升级换代,新战标强烈要求下一代战略导弹拥有更远的射程和更大的有效载荷,以便拓展打击范围、增加运载弹头的数量或质量,从而进一步提升战略导弹的威慑效应。同时,随着敌方反导能力的日渐提升,新战标也对战略导弹的突防能力和小型化能力提出了更高的要求,以进一步提升战略导弹的实战效能。为满足下一代战略导弹远射程、大载荷、强突防、小型化的要求,研制比冲更高、密度更高的固体推进剂显得尤为重要。这是因为在发动机尺寸和药型结构不变的情况下,固体推进剂密度的增加将提高发动机的装药质量,比冲的增加将提高单位质量推进剂的作功能力,密度和比冲的共同提高,将显著提高发动机的动力性能,从而使战略导弹的射程更远、有效载荷更大,也将使战略导弹拥有更多的动力用于机动变轨,提高其突防能力。此外,在射程和有效载荷一定的情况下,固体推进剂密度和比冲的提高还将有利于战略导弹的小型化。当前,战略导弹常用的HTPB推进剂和NEPE推进剂的理论比冲(6.86MPa)、密度分别在2590N·s/kg、1.78g/cm3和2660N·s/kg、1.85g/cm3左右。为进一步提升下一代战略导弹的综合性能,迫切需要开展高理论比冲(≥2744N·s/kg,6.86MPa)、高密度(≥1.80g/cm3)固体推进剂的研制。技术实现要素:本发明的目的是:针对现有战略导弹用HTPB推进剂理论比冲和密度偏低,NEPE推进剂密度高但理论比冲不高的现状,提供一种适用于远射程、大载荷、强突防、小型化战略导弹的高理论比冲和高密度固体推进剂。本发明的技术途径是:通过使用高能量密度材料AlH3、含能粘合剂GAP、含能增塑剂等技术手段提高推进剂的理论比冲;同时通过使用高密度含能炸药CL-20、调节金属燃料铝粉的含量等技术手段提高推进剂的密度,从而形成一系列高理论比冲和高密度推进剂配方及其制备工艺。本发明的技术方案是:一种含AlH3的高理论比冲和高密度推进剂,它包括,粘合剂、增塑剂、氧化剂、含能炸药、金属燃料、金属氢化物和固化剂。进一步的,上述金属氢化物为AlH3。进一步的,上述粘合剂为聚叠氮缩水甘油醚(GAP)。进一步的,上述增塑剂为硝化甘油(NG)、丁三醇三硝酸酯(BTTN)中的一种或两种组合。进一步的,上述含能炸药为六硝基氮杂环异伍兹烷(CL-20)、二硝酰胺铵(ADN)中的一种或两种组合。进一步的,上述各组分的质量百分比为:粘合剂:5%~10%;增塑剂:14%~20%;氧化剂:5%~17%;含能炸药:32%~54%;金属燃料:5%~18%;金属氢化物:7%~15%;固化剂:0.5%~1.5%。进一步的,上述氧化剂为AP。进一步的,上述金属燃料为Al。进一步的,上述固化剂包括各种含[NCO]的分子,如改性六次甲基多异氰酸酯(N-100)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等,可以单独使用,也可以组合使用。本发明还包括上述含AlH3的高理论比冲和高密度推进剂的制备方法,所述方法包括以下步骤:a)将所述粘合剂和增塑剂预先按比例制成混合溶液;b)将步骤a)所得的混合溶液和所述金属燃料、氧化剂、含能炸药、金属氢化物、固化剂等组分依次加入立式或卧式混合机进行混合,混合一定时间以形成组分均匀的药浆;c)使用真空浇注系统生产发动机药柱及试验试件。本发明与现有技术相比的优点如下:(1)理论比冲高:通过使用高能量密度材料AlH3、含能粘合剂GAP、含能增塑剂等技术手段,推进剂6.86MPa下的理论比冲达到2744~2790N·s/kg,比现有战略导弹用HTPB推进剂的理论比冲提高了154~200N·s/kg,比NEPE推进剂的理论比冲提高了84~130N·s/kg;(2)密度高:通过使用高密度含能炸药CL-20、调节金属燃料铝粉的含量等技术手段,推进剂的密度达到1.80~1.89g/cm3,比现有战略导弹用HTPB推进剂的密度提高了0.02~0.11g/cm3,与NEPE推进剂的密度相当甚至更高。含AlH3的高理论比冲和高密度推进剂具有较高的理论比冲和密度,在战略导弹中得到应用后可以大幅提高导弹的射程、有效载荷、突防能力和小型化能力。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本发明,下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。实施例1按下表1中所示的组分及含量制备推进剂,所制备的推进剂的性能如下:理论比冲:2747.65N·s/kg(6.86MPa);密度:1.83g/cm3。表1推进剂的组分及含量组分GAPNGBTTNAPCL-20Al含量(%wt)58.58.512478组分AlH3N-100含量(%wt)101实施例2按下表2中所示的组分及含量制备推进剂,所制备的推进剂的性能如下:理论比冲:2744.78N·s/kg(6.86MPa);密度:1.81g/cm3。表2推进剂的组分及含量组分GAPNGAPCL-20AlAlH3含量(%wt)10141146810组分N-100TDI含量(%wt)0.50.5实施例3按下表3中所示的组分及含量制备推进剂,所制备的推进剂的性能如下:理论比冲:2751.28N·s/kg(6.86MPa);密度:1.81g/cm3。表3推进剂的组分及含量组分GAPBTTNAPCL-20AlAlH3含量(%wt)6207.548810组分TDI含量(%wt)0.5实施例4按下表4中所示的组分及含量制备推进剂,所制备的推进剂的性能如下:理论比冲:2755.37N·s/kg(6.86MPa);密度:1.83g/cm3。表4推进剂的组分及含量组分GAPNGBTTNAPCL-20ADN含量(%wt)795.364012组分AlAlH3IPDI含量(%wt)1190.7实施例5按下表5中所示的组分及含量制备推进剂,所制备的推进剂的性能如下:理论比冲:2748.18N·s/kg(6.86MPa);密度:1.80g/cm3。表5推进剂的组分及含量组分GAPNGBTTNAPCL-20Al含量(%wt)895.513439组分AlH3N-100IPDI含量(%wt)1110.5实施例6按下表6中所示的组分及含量制备推进剂,所制备的推进剂的性能如下:理论比冲:2790.40N·s/kg(6.86MPa);密度:1.80g/cm3。表6推进剂的组分及含量组分GAPNGBTTNAPCL-20Al含量(%wt)511.457515组分AlH3N-100含量(%wt)150.6实施例7按下表7中所示的组分及含量制备推进剂,所制备的推进剂的性能如下:理论比冲:2745.12N·s/kg(6.86MPa);密度:1.89g/cm3。表7推进剂的组分及含量组分GAPNGBTTNAPCL-20Al含量(%wt)514.5255412组分AlH3IPDI含量(%wt)70.5实施例8按下表8中所示的组分及含量制备推进剂,所制备的推进剂的性能如下:理论比冲:2744.83N·s/kg(6.86MPa);密度:1.81g/cm3。表8推进剂的组分及含量组分GAPNGBTTNAPCL-20ADN含量(%wt)910.8412403组分AlAlH3TDIIPDI含量(%wt)10100.40.8实施例9按下表9中所示的组分及含量制备推进剂,所制备的推进剂的性能如下:理论比冲:2745.03N·s/kg(6.86MPa);密度:1.80g/cm3。表9推进剂的组分及含量组分GAPNGBTTNAPADNAl含量(%wt)6113.2173218组分AlH3TDI含量(%wt)120.8因此可见,本发明推进剂的理论比冲高、密度高,满足远射程、大载荷、强突防、小型化战略导弹对推进剂理论比冲和密度的要求。以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本
技术领域:
的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3