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储氢合金的燃烧热值高,储存的氢释放后经燃烧生成的氧化物(H2O)气体分子量小,用在推进剂中有望提高推进剂的比冲和改善推进剂的燃烧性能。本文以储氢合金作为金属燃烧剂,将其应用于HTPB、GAP和PET三组元复合固体推进剂中,主要通过TG/DSC、热分解动力学、PDSC、燃速、爆热、点火延迟时间和燃烧波结构等研究这三种含储氢合金推进剂的燃烧性能。本文的主要研究工作和取得的成果如下:(1)通过球磨法用Al包覆MgNiB基储氢合金制备的A20和A30储氢合金,其结构为类球形,密度分别为2.463g/cm3和2.437g/cm3,理论燃烧热分别为32343kJ/kg和33425kJ/kg,燃烧效率分别为93.87%和94.32%,理论储氢量分别为0.684%和1.064%,均具有放氢粉化特性。XRD和MS测试结果表明,A20和A30中的H以物理吸附和氢化物(MgH2)两种形式存在,放氢温度分别为150~300℃和350~420℃。放氢动力学研究结果表明,A20和A30的活化能分别为338.18kJ/mol和338.24kJ/mol。(2)通过TG/DSC研究了A20和A30对AP的热性能的影响,结果表明A20和A30对AP的热分解具有吸附和催化两种作用。其中,吸附作用与A20和A30比表面积大有关,使AP的分解温度提高,使AP的分解更完全,并使体系的放热量提高;催化作用与A20和A30中组分(MgO、NiO、B)及合金缺陷有关,使AP的分解温度和分解活化能降低,并导致AP出现多个次分解阶段。(3)制备了储氢合金/AP/HTPB推进剂。通过点火延迟时间、爆热、燃速和燃烧波结构研究了储氢合金/AP/HTPB推进剂的燃烧性能,结果表明,与Al/AP/HTPB推进剂相比,储氢合金/AP/HTPB推进剂的点火延迟时间低、爆热高、燃速高、燃面温度高、气相燃烧性能好。其中,PA30的点火延迟时间(65.2W·cm-2)为327.0ms,PA20和PA30的爆热分别为7300.60J·g-1和7489.20J·g-1,燃速(7MPa)分别为9.53mm/s和10.66mm/s,压力指数分别为0.35和0.44,PA30的燃面温度为761.33℃。(4)通过增塑剂种类,固体颗粒级配、GAP预聚、增塑比和R值等优化了Al/AP/GAP推进剂配方,获得储氢合金/AP/GAP推进剂配方,使推进剂内部无气孔且力学性能较好,其最大拉伸强度为0.82MPa,断裂伸长率为32.63%。研究了储氢合金/AP/GAP推进剂的燃烧性能,结果表明,含储氢合金推进剂GA20和GA30的点火延迟时间(106.5W·cm-2)分别为161.2ms和153.4ms,分别比GA0低5.18%和9.76%;爆热分别为6498J·g-1和6604J·g-1,分别比GA0分别高5.92%和7.64%;燃速(7MPa)分别为13.01mm/s和14.91mm/s,分别比含Al推进剂GA0高55.25%和77.92%,压力指数分别为0.15和0.19;GA30的燃面温度为668.67℃,比GA0低69.68℃;GA20和GA30的气相燃烧性能均比GA0好。(5)制备了储氢合金/AP/PET推进剂,并优化得出其力学性能较佳配方(增塑比=0.43,R=2.0),使其最大拉伸强度为1.58MPa,延伸率为37.33%。研究了储氢合金/AP/PET推进剂的燃烧性能,结果表明,含储氢合金推进剂NA20和NA30的点火延迟时间比NA0低,爆热、燃速以及燃面温度均比含Al推进剂NA0高,气相燃烧性能比NA0好。其中,NA20和NA30的点火延迟时间(72.9W·cm-2)分别为277.8ms和261.2ms,爆热分别为6896J·g-1和7193J·g-1,燃速(7MPa)分别为7.60mm/s和10.87mm/s,压力指数分别为0.19和0.35,燃面温度分别为717.09℃和769.19℃。(6)在储氢合金/AP/HTPB、储氢合金/AP/GAP和储氢合金/AP/PET推进剂热性能和燃烧性能研究结果的基础上分别建立了其燃烧模型,并以推进剂传质和传热为出发点,推测出推进剂稳态燃烧时各反应区的反应机理。(7)对储氢合金/AP/HTPB、储氢合金/AP/GAP和储氢合金/AP/PET推进剂的感度进行了表征,结果表明,三种推进剂的感度均较低,满足推进剂安全性能要求。