[发明专利]一种碳硼烷增塑的碳氢富燃料推进剂

说明书

本发明属于固体冲压发动机用富燃料推进剂领域，提供了一种碳硼烷增塑的碳氢富燃料推进剂，该推进剂以具有弱极性的碳硼烷衍生物作为增塑剂，所述碳硼烷增塑剂为碳硼烷酯类衍生物和/或碳硼烷醚类衍生物，具有高热值特性的刚性硼笼结构以及柔顺烷烃链结构，与推进剂组分有良好的相容性，并且不升华、不迁移，改善了推进剂的工艺性能，提高了推进剂的能量性能和燃烧性能，减少了凝聚相的产生，满足了固体冲压发动机对推进剂高热值、优良的点火性能、高燃烧效率、低凝聚相、燃气洁净、低残渣的技术要求。

技术领域

本发明属于固体冲压发动机用富燃料推进剂领域，具体地涉及一种碳硼烷增塑的碳氢富燃料推进剂。

背景技术

固冲发动机利用空气中的氧气作氧化剂，大幅度提高了推进剂的能量；采用内型面压缩进气原理，省略了旋转部件等复杂结构，发动机结构得到简化。因此，以固冲发动机为动力的导弹具有体积小、重量轻、射程远的特点，可以实现全程有动力飞行，增强导弹的突防能力和末段攻击能力。

固冲发动机使用富燃料推进剂作为动力源，其中燃料含量达到30～50％，因此燃料性能是决定固冲发动机潜在优异性能能否充分发挥的关键因素之一，含硼富燃料推进剂具有很高的热值，是固冲发动机的首选推进剂。但是，由于硼自身的某些特性，制约了其在某些特殊领域中的应用。

为弥补含硼富燃料推进剂在某些应用领域中的不足，拓展固冲发动机的应用范围，西方发达国家都在大力发展点火性能优良、燃烧效率高、燃温适中、成气量高、凝聚相少、燃气相对洁净且残渣少的固体碳氢富燃料推进剂。

碳硼烷具有优秀的能量性能和良好的燃烧性能，以其衍生物用作富燃料推进剂组分，在一次燃烧时分解产生出大量的高活性自由基碎片，这些自由基碎片具有碳硼烷独特的强缺电子结构，碎片与碳氢燃料分解产生的不饱和小分子发生歧化，形成高活性小分子，从而可以改善富燃料推进剂的燃烧性能，提高其能量性能。

增塑型碳硼烷衍生物具有燃料和增塑剂的双重作用，其与纯燃料型的碳硼烷组合作为燃料使用，可以显著提高富燃料推进剂的能量性能，而不会对富燃料推进剂的工艺性能产生不良影响；也可以作为碳氢富燃料推进剂的添加剂，取代其中常用的酯类增塑剂，通过其自身易于点火燃烧的特性为碳氢燃料的高效燃烧创造合适环境条件，进而提高碳氢富燃料推进剂在低压工况下的燃烧效率。

研究发现，含有不饱和键的碳硼烷增塑剂在装药过程中不饱和键会与推进剂组分发生反应严重影响推进剂的工艺性能，长期储存过程中不饱和键在自由基作用下会发生反应，影响推进剂寿命。因此碳硼烷脂肪族酯类衍生物是目前性能最好的碳硼烷增塑剂品种，在固体超燃冲压发动机以及燃料冲压发动机中具有极其广阔的应用前景。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种碳硼烷增塑的碳氢富燃料推进剂，用于固体冲压发动机中，将具有高热值特性的刚性硼笼结构以及柔顺烷烃链结构的碳硼烷衍生物作为增塑剂加入到推进剂中，可以改善推进剂工艺性能，提高推进剂的能量性能及其他性能。本发明所公开的碳氢推进剂工艺性能好、点火性能优良、燃烧效率高、凝聚相少、成气量高、燃气洁净且残渣少。

本发明采用的技术方案是：将具有高热值特性的刚性硼笼结构以及柔顺烷烃链结构的碳硼烷衍生物作为增塑剂加入到推进剂中，改善了推进剂的工艺性能，提高了能量性能和燃烧性能，减少了凝聚相的产生，满足了固体冲压发动机对推进剂能量、工艺、燃烧等性能的要求。

本发明的技术方案是，一种碳硼烷增塑的碳氢富燃料推进剂，包括碳硼烷增塑剂，所述碳硼烷增塑剂为具有弱极性且不迁移的碳硼烷酯类衍生物和/或碳硼烷醚类衍生物；

所述碳硼烷酯类衍生物的结构式和结构简式分别如下式(1)和式(2)所示：

所述碳硼烷醚类衍生物结构式和结构简式分别如下式(3)和式(4)所示：