[其他]燃速压力响应小的新型固体燃气发生剂

说明书

本发明涉及一种可供动力装置用的固体燃料，特别是一种燃速压力响应小的新型固体燃气发生剂。

现有的固体燃气发生剂如美国J·Spacecraftvol.4NO.11.1967一文所述有两大类：一类是以高分子材料作为粘合剂兼作燃料，配合一种或多种无机或有机晶体作为氧化剂的复合型燃气发生剂。其中典型的一种是以硝酸铵为氧化剂的。此类发生剂具有较低的燃气温度，燃气中无化学腐蚀性成份。但其燃烧压力指数较高，燃速偏低，且易于吸湿，在贮存温度范围内有晶变，使用与贮存要有严格的防潮条件。此类中另一种典型是美国专利U.S.P.3，193，4211965提出的以过氯酸铵为氧化剂，二羟基乙二肟为降温剂的复合型燃气发生剂。此类发生剂也可获得较低的燃气温度，并且吸湿性小，无晶变。但其燃气中含有HCl腐蚀性成份，热分解温度偏低408°K（135℃），燃速压力指数偏高，成本也较高。另一大类是以硝化纤维素-硝化甘油为基的双基型燃气发生剂。此类燃气发生剂物理化学安定性好，对湿度不敏感，燃速较高，压力指数较低，燃烧产物中无腐蚀性成份。但其燃烧温度较高一般在1873°K（1600℃）以上，过度降低燃烧温度会引起燃烧不完全，产生黑烟。

本发明的目的是提供一种既具有复合型燃气发生剂的优点，能够降低燃温;又具有双基型燃气发生剂的燃烧压力指数较低，物理化学性质稳定，对湿度不敏感，燃气中无腐蚀性成份的新型固体燃气发生剂。

本发明的特征在于：其重量配比含有硝化纤维素（含氮量11.8-13.2%）60-80%;含有非硝化甘油类的硝酸酯，如N-硝基二乙醇胺二硝酸酯（O₂NN（CH₂CH₂ONO₂）₂），三乙二醇二硝酸酯（O₂NOC₂H₄OC₂H₄OC₂H₄ONO₂），二乙二醇二硝酸酯（O₂NOC₂H₄OC₂H₄ONO₂），作为含能增塑剂，含量为8-15%;含有甘油三醋酸酯作为高含氧量的降温增塑剂，含量为10-20%;含有由铁族元素的金属粉（Ni，Fe，Co）、氧化物（Ni₂O₃，Fe₂O₃，Co₂O₃）中的一种或多种和镁的氧化物（MgO）、氢氧化物（Mg（OH）₂）、碳酸盐（MgCO₃）、碱式碳酸盐（MgCO₃·Mg（OH）₂）中的一种或多种组成的弹道改良剂，总含量为1-5%，最佳含量为1.0-2.5%，最佳含量中的铁族化合物与镁化物重量比为2∶1;含有中定剂1-3%及工艺附加物。作为一种可自持燃烧的固体燃料，其重要的性能之一是其燃烧速度与燃烧压力的关系，一般可表示为：r＝APⁿ关系，其中r为燃烧线速度，P为燃烧环境压力，A为比例系数，n为燃速的压力指数。理论指出：压力指数n对维持燃烧稳定有重要意义。只有n＜1才能设计出有燃气排出并有稳定燃烧压力的燃烧装置。还指出：压力指数愈小，燃烧速度受压力变化影响愈低，燃烧稳定性愈好，设计出的装置的保险系数可以取得更低些，因而可提高装置的效能。燃气发生剂的另一个重要性能是燃气的温度不可过高。由于黑色金属熔点约在1673°K（1300℃）左右，如燃气温度超过1473°K（1200℃），工作时间稍长，则与燃气接触的管路、阀门等装置设备的热强度下降，易于破坏，需采用特殊耐热材料，这将使技术上产生困难和提高费用。燃气的化学腐蚀性要低，也具有同样的意义。以硝化纤维素为基的发生剂，只含有CHON四种元素，其燃气中无卤化氢类腐蚀性成份。常用的含能增塑剂是硝化甘油，此组分能量高，燃烧温度也高约4573°K（4300℃），加入它以后就难于实现低燃温，故应避免引入，而代之燃烧温度较低的物理化学性能更好的组份。

发生剂燃烧完全与否，与含氧量的比例有关，在为降低燃烧温度而引入降温剂时，应考虑含氧量高组分。为使燃烧压力指数降低，需引入合适的弹道改良剂。