[发明专利]一种高能高力学性能电控固体推进剂

说明书

本发明公开了一种高能高力学性能电控固体推进剂，属于特种固体推进剂领域，所述电控固体推进剂包含以下原料及百分比含量：主氧化剂：55%～65%，辅助氧化剂：2%～4%，稳定剂：2%～4%，粘结剂：12%～15%，交联剂：1%～2%，交联助剂：0.4%～0.8%，增稠燃料粉：5%～8%，金属粉：0%～5%，高能炸药：6%～10%；所述交联助剂为己二酸二酰肼，所述高能炸药为黑索今、奥克托今、CL‑20的一种或几种。本发明的电控固体推进剂在6.86MPa下，理论比冲稳定大于260s；在25℃下，实测抗压强度达到3.55MPa以上，解决电控固体推进剂能量低、力学性能差的技术难题，实现电控固体推进剂高能量和高力学性能的技术要求。

技术领域

本发明涉及一种能量高、力学性能好的电控固体推进剂配方及其制备工艺，属于特种固体推进剂领域。

背景技术

在面向未来航天与军事发展，尤其是导弹武器装备正在向高机动、快速突防方向发展，要求导弹发动机具备多次启动和推力调节能力。传统的固体推进剂由粘合剂(硝化甘油、端羟基聚丁二烯等)、氧化剂(高氯酸铵、硝酸铵等)及其它组分组成。因此，当传统的固体推进剂在经点火药点火后，只有待推进剂药柱全部燃烧后，发动机才能停止工作，难以进行可控熄火、多次启动及推力可调操作。与传统的固体推进剂相比，由于电控固体推进剂在组分及配比不同，使其不需要点火药点火，在外加电场作用下，可以实现多次点火与熄火，瞬时调控燃速，使得推进剂具有推力可调，输出能量可控的特点。该特点凸显了电控固体推进剂的优势，也将其与传统的固体推进剂区分开来。

因此，电控固体推进剂可取代现役导弹用的液体姿轨控和末修发动机，其向高能化方向发展是必然选择，不可避免的涉及到向推进剂配方中添加金属燃烧剂，例如铝、镁、硼等。此类金属本身具有较高的燃烧热，虽然在燃烧时可以放出大量的热，可显著提高推进剂的爆热和燃烧温度，进而提高推进剂的比冲。但是由于金属粉在推进剂中的含量大于5％，燃烧时产生的凝聚态金属氧化物(如Al₂O₃、MgO等)易产生一次烟，造成特征信号高，大大降低了导弹武器的有效隐身效果。

另外，由于导弹武器装备高机动的要求，相应要求电控固体推进剂在使用环境中有着优良的力学性能，特别是电控固体发动机特殊的弹簧推动推进剂层电极接触、端面燃烧模式，更要求推进剂有较优的抗压强度。而大量使用金属粉可提高推进剂的能量，但是金属粉的高比表面积会降低推进剂的机械性能。目前已报导的电控固体推进剂在常温下的抗压强度约为2.5MPa(Sawka W N,Mcpherson M.Electrical Solid Propellants:A Safe,Micro to Macro Propulsion Technology[C]//AIAA/ASEM/SAE/ASEE Joint PropulsionConference.2013.),使得推进剂在使用过程中易受压变形，限制了此类推进剂的使用。

因此，开发高能且特征信号低、力学性能优异的电控固体推进剂具有非常重要的意义。

发明内容

鉴于现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高能、力学性能优异的电控固体推进剂以及其制备工艺。在满足上述要求的前提下，实现推力实时可控、可重复点火与熄火的要求。

本发明实现上述目的的技术方案如下：

一种高能高力学性能的电控固体推进剂，包括如下原料和百分比含量：

主氧化剂：55％～65％

辅助氧化剂：2％～4％

稳定剂：2％～4％

粘结剂：12％～15％

交联剂：1％～2％

交联助剂：0.4％～0.8％

增稠燃料粉：5％～8％