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