[发明专利]一种高密度比冲推进剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高密度比冲推进剂，包含主要组分的质量百分比如下：金属燃料：25％～40％；氧化剂：55％～70％；粘结剂：1％～5％。采用增材制造工艺制备金属燃料骨架，再将氧化剂填充进金属燃料骨架中制备得到高密度比冲推进剂。该方法将固体推进剂设计成微观有序的结构，同时将固体推进剂中固体填料转变为结构材料，在提供能量的同时拥有一定的强度，维持推进剂的结构完整性，形成理论密度比冲大于510g·s/cm³的固体推进剂。

技术领域

本发明属于复合固体推进剂技术领域，具体涉及一种理论密度比冲大于510g·s/cm³的高密度比冲固体推进剂及其制备方法。

背景技术

固体推进剂技术是导弹武器和航天运载等装备的共用技术、支撑技术，也是制约技术，直接影响导弹武器装备的投掷能力以及综合作战效能，有效推动导弹武器装备的更新换代，对打赢未来信息化、智能化等高技术条件下的战争和建立有效的战略核威慑力量、增强国防实力有着举足轻重的作用。

密度比冲是全面评价固体推进剂能量特性的指标参数，高密度比冲推进剂可实现高质量比发动机制备，对提高导弹射程有利。″导弹发展，动力先行；动力发展，推进剂先行″，更高能量固体动力技术是导弹武器发展的关键基础技术，在导弹武器的发展过程中，能否打破传统固体动力的能量极限起着决定性的作用。

基于目前已工程应用的高能量密度材料，计算显示要实现超高比冲需要尽可能地降低粘合剂用量，提升固体填料引入量。而为确保推进剂药块的结构完整性，常规推进剂中粘合剂用量约为10％～25％。而且常规固体推进剂因粘合剂固化体系相容性问题，很多高能量密度材料无法用到推进剂中，配方能量性能提升困难。目前，国内外均投入很大精力研究探索突破性的下一代高能固体推进剂技术途径，以推动军用固体动力系统性能的跃迁。我们与美国等军事先进国家基本处于同一个起跑线上，谁先突破、谁先应用，谁就将抢先占领专业技术发展及武器装备升级的制高点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种高密度比冲推进剂及其制备方法，采用激光选区熔化成形技术，将固体推进剂中的金属燃料打印成为主体骨架，再将氧化剂和粘合剂填充进金属燃料骨架的空穴中制备得到高密度比冲推进剂，形成理论密度比冲大于510g·s/cm³的固体推进剂。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种高密度比冲推进剂，包含如下质量百分比的组分：

金属燃料：25％～40％；

氧化剂：55％～70％；

粘结剂：1％～5％；

所述金属燃料为采用增材制造方法打印的三维空间点阵结构的骨架，所述氧化剂和粘结剂为骨架内部的填充物。

进一步的，金属燃料为铝基合金粉；所述铝基合金粉中所含铝的质量百分比不低于90％。

进一步的，所述金属燃料三维空间点阵结构的骨架包括多个点阵晶胞，多个点阵晶胞之间呈周期性阵列排布；所述点阵晶胞为由杆围成的镂空多面体结构。

进一步的，所述杆的截面为圆形；杆的长度为1～5mm，截面的直径为0.2mm～0.8mm。

进一步的，所述点阵晶胞为四面体、八面体或十二面体中的一种或一种以上组合。

进一步的，所述氧化剂为高氯酸铵AP、高氯酸镁、二硝酰氨铵ADN或六硝基六氮杂异伍尔兹烷CL-20中的一种或一种以上组合。

进一步的，所述粘结剂为氟橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、聚丙烯酸酯橡胶、顺丁橡胶或68#蜡中的一种或一种以上组合。

上述一种高密度比冲推进剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：