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储氢金属材料应用于高能推进剂的能量特性分析*

2020-05-13吴浩明陈林泉董新刚王立武

固体火箭技术 2020年6期

吴浩明,陈林泉,董新刚,王立武

(中国航天科技集团有限公司四院四十一所,西安 710025)

0 引言

储氢金属是一种高效的释氢材料,其含氢量可达5%~15%,体积氢密度是液氢的2倍[1],储氢金属的热分解温度一般为100~900 ℃[2],远低于燃烧室中推进剂的燃烧温度。由于其优异的释氢性能,应用于固体推进剂后可显著提高燃气中的氢含量,降低燃气平均分子质量,同时释放大量热量,因此可大大提高推进剂的能量水平。

储氢金属材料应用于固体推进剂的前提是与推进剂的各种组分相容。刘晶如等[3]通过DSC法对储氢合金氢化物与推进剂常用含能组分间的相容性进行了研究,发现其与AP、RDX、CL-20及NC等均相容,满足推进剂中使用的要求。窦燕蒙等[4]研究发现,储氢合金氢化物对新能含能黏结剂GAP固化胶片性能具有明显的改善作用,能降低GAP的固化活化能,提高其力学性能。储氢金属材料包括金属氢化物、配位氢化物等[5]。在固体推进剂中,金属氢化物的应用以AlH3和MgH2研究最多,其中AlH3是高能推进剂用燃烧剂的重要发展方向。Deluca L T等[6]用AlH3替代丁羟推进剂中的Al,制备了AlH3/HTPB/AP推进剂,实验发现,推进剂的内弹道性能得到改善,比冲提高了196.1 N·s/kg,但燃温降低至3310 K。刘磊力等[7]研究发现,MgH2能显著催化促进AP热分解,从而降低推进剂的热分解温度,增加反应热。在AP/Al/HTPB推进剂中,添加1.3%的MgH2可以将燃速提高13.9%。配位氢化物包括金属硼氢化合物和金属铝氢化合物,如LiBH4、Mg(BH4)2、LiAlH4、Mg(AlH4)2等,它们均具有较高的储氢量和化学活性[8]。李猛、裴江峰等[9-10]对含金属氢……

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