[發明專利]一種高密度比沖推進劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110649581.1
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113354494B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 付曉夢;史鈺;王芳;王凱;黃譜;王偉;李春濤;王艷薇;李偉;楊玲
• 申請（專利權）人: 湖北航天化學技術研究所
• 主分類號: C06B33/06
• 分類號: C06B33/06;C06B33/08;C06B33/12;C06B33/14;C06D5/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明涉及一種高密度比沖推進劑，包含主要組分的質量百分比如下：金屬燃料：25％～40％；氧化劑：55％～70％；粘結劑：1％～5％。采用增材制造工藝制備金屬燃料骨架，再將氧化劑填充進金屬燃料骨架中制備得到高密度比沖推進劑。該方法將固體推進劑設計成微觀有序的結構，同時將固體推進劑中固體填料轉變為結構材料，在提供能量的同時擁有一定的強度，維持推進劑的結構完整性，形成理論密度比沖大于510g·s/cm³的固體推進劑。

技術領域

本發明屬于復合固體推進劑技術領域，具體涉及一種理論密度比沖大于510g·s/cm³的高密度比沖固體推進劑及其制備方法。

背景技術

固體推進劑技術是導彈武器和航天運載等裝備的共用技術、支撐技術，也是制約技術，直接影響導彈武器裝備的投擲能力以及綜合作戰效能，有效推動導彈武器裝備的更新換代，對打贏未來信息化、智能化等高技術條件下的戰爭和建立有效的戰略核威懾力量、增強國防實力有著舉足輕重的作用。

密度比沖是全面評價固體推進劑能量特性的指標參數，高密度比沖推進劑可實現高質量比發動機制備，對提高導彈射程有利。″導彈發展，動力先行；動力發展，推進劑先行″，更高能量固體動力技術是導彈武器發展的關鍵基礎技術，在導彈武器的發展過程中，能否打破傳統固體動力的能量極限起著決定性的作用。

基于目前已工程應用的高能量密度材料，計算顯示要實現超高比沖需要盡可能地降低粘合劑用量，提升固體填料引入量。而為確保推進劑藥塊的結構完整性，常規推進劑中粘合劑用量約為10％～25％。而且常規固體推進劑因粘合劑固化體系相容性問題，很多高能量密度材料無法用到推進劑中，配方能量性能提升困難。目前，國內外均投入很大精力研究探索突破性的下一代高能固體推進劑技術途徑，以推動軍用固體動力系統性能的躍遷。我們與美國等軍事先進國家基本處于同一個起跑線上，誰先突破、誰先應用，誰就將搶先占領專業技術發展及武器裝備升級的制高點。

發明內容

本發明的目的在于克服上述缺陷，提供一種高密度比沖推進劑及其制備方法，采用激光選區熔化成形技術，將固體推進劑中的金屬燃料打印成為主體骨架，再將氧化劑和粘合劑填充進金屬燃料骨架的空穴中制備得到高密度比沖推進劑，形成理論密度比沖大于510g·s/cm³的固體推進劑。

為實現上述發明目的，本發明提供如下技術方案：

一種高密度比沖推進劑，包含如下質量百分比的組分：

金屬燃料：25％～40％；

氧化劑：55％～70％；

粘結劑：1％～5％；

所述金屬燃料為采用增材制造方法打印的三維空間點陣結構的骨架，所述氧化劑和粘結劑為骨架內部的填充物。

進一步的，金屬燃料為鋁基合金粉；所述鋁基合金粉中所含鋁的質量百分比不低于90％。

進一步的，所述金屬燃料三維空間點陣結構的骨架包括多個點陣晶胞，多個點陣晶胞之間呈周期性陣列排布；所述點陣晶胞為由桿圍成的鏤空多面體結構。

進一步的，所述桿的截面為圓形；桿的長度為1～5mm，截面的直徑為0.2mm～0.8mm。

進一步的，所述點陣晶胞為四面體、八面體或十二面體中的一種或一種以上組合。

進一步的，所述氧化劑為高氯酸銨AP、高氯酸鎂、二硝酰氨銨ADN或六硝基六氮雜異伍爾茲烷CL-20中的一種或一種以上組合。

進一步的，所述粘結劑為氟橡膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、聚丙烯酸酯橡膠、順丁橡膠或68#蠟中的一種或一種以上組合。

上述一種高密度比沖推進劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：