高氯酸铵和黑索金对硝酸羟胺基电控固体推进剂性能的影响

杨猛; 黄婉婷; 方鸣; 才佳俊; 黄印; 李门; 汤成龙; 黄佐华

doi:10.7652/xjtuxb202605009

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

高氯酸铵和黑索金对硝酸羟胺基电控固体推进剂性能的影响

更新时间：2026-04-27

- 高氯酸铵和黑索金对硝酸羟胺基电控固体推进剂性能的影响
- Effects of Ammonium Perchlorate and RDX on the Performance of Hydroxylammonium Nitrate-Based Electrically Controlled Solid Propellants
- 西安交通大学学报 2026年60卷第5期页码：91-101
- 作者机构：
  
  西安交通大学能源与动力工程学院，710049，西安
  湖北航天化学技术研究所，441001，湖北襄阳
  陆军工程大学弹药保障与安全性评估国家级实验教学示范中心，050000，石家庄
- 作者简介：
  
  作者简介：杨猛（1992—），男，助理教授。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52306161;52236001);固体推进全国重点实验室开放基金资助项目(SY41F202412066)
- DOI：10.7652/xjtuxb202605009
  中图分类号： V512
- 收稿：2025-09-26，
  
  纸质出版：2026-05-10
- 稿件说明：
移动端阅览
杨猛, 黄婉婷, 方鸣, 等. 高氯酸铵和黑索金对硝酸羟胺基电控固体推进剂性能的影响[J]. 西安交通大学学报, 2026,60(5):91-101.

YANG Meng, HUANG Wanting, FANG Ming, et al. Effects of Ammonium Perchlorate and RDX on the Performance of Hydroxylammonium Nitrate-Based Electrically Controlled Solid Propellants[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2026, 60(5): 91-101.
杨猛, 黄婉婷, 方鸣, 等. 高氯酸铵和黑索金对硝酸羟胺基电控固体推进剂性能的影响[J]. 西安交通大学学报, 2026,60(5):91-101. DOI： 10.7652/xjtuxb202605009.

YANG Meng, HUANG Wanting, FANG Ming, et al. Effects of Ammonium Perchlorate and RDX on the Performance of Hydroxylammonium Nitrate-Based Electrically Controlled Solid Propellants[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2026, 60(5): 91-101. DOI： 10.7652/xjtuxb202605009.

摘要

为提升硝酸羟胺（HAN）基电控固体推进剂（ECSP）的能量、导电及点火燃烧特性，以高氯酸铵（AP）和黑索金（RDX）为添加剂，制备不同电控固体推进剂。采用NASA CEA软件计算比较了4种HAN基ECSP配方的理论比冲和燃烧温度；采用交流阻抗法和同步热分析仪分别研究了4种样品的电导率和热分解过程，并在200 V电压下开展燃烧实验，获得其点火延迟时间和燃烧速度。结果表明：加入AP或RDX后，推进剂样品的理论比冲和燃烧温度均有所增加，同时放热量增加且热分解反应活化能降低；在电导率方面，添加AP使推进剂电导率增大，而添加RDX则导致电导率下降，且随RDX含量增加电导率进一步降低；在燃烧性能上，基础配方点火延迟时间为4.95 s，燃烧速度为0.35 mm/s；添加质量分数为10% AP后点火延迟时间缩短、燃烧速度增加；添加质量分数为10% RDX的样品点火提前，燃烧速度略有提升；但添加质量分数为20% RDX的样品点火困难，燃烧速度降至最低。此外，随着电压的增加，4种样品的点火延迟时间缩短，燃烧速度增加。

Abstract

To enhance the energy

conductivity

and ignition/combustion characteristics of hydroxylammonium nitrate (HAN) -based electrically controlled solid propellants (ECSPs)

different ECSP formulations are prepared using ammonium perchlorate (AP) and research department explosive (RDX) as additives. NASA CEA is employed to calculate and compare the theoretical specific impulse and combustion temperature of four HAN-based ECSP formulations. The electrical conductivity of the four samples was studied using AC impedance spectroscopy

while their thermal decomposition processes were investigated using synchronous thermal analysis. Combustion experiments were conducted under a voltage of 200 V to determine the ignition delay time and burning rate. The results indicate that the addition of AP or RDX increases both the theoretical specific impulse and combustion temperature of the propellant samples

while also raising the heat release and reducing the activation energy of the thermal decomposition reaction. In terms of electrical conductivity

the addition of AP increases the conductivity of the propellant

whereas the addition of RDX reduces it

with conductivity further decreasing as the RDX content increases. Regarding combustion performance

the baseline formulation exhibits an ignition delay time of 4.95 s and a burning rate of 0.35 mm/s. The addition of 10% AP shortens the ignition delay time and increases the burning rate. The sample with 10% RDX shows earlier ignition and a slight improvement in burning rate. However

the sample with 20% RDX experiences ignition difficulties

and its burning rate drops to the lowest value. Furthermore

as the voltage increases

the ignition delay time of all four samples decreases

and the burning rate increases.

关键词

Keywords

references

刘佩进，魏少娟，王琢璞，等.固体火箭发动机燃烧不稳定研究进展与展望[J].推进技术，2021，42（9）：1921-1935.

LIU Peijin，WEI Shaojuan，WANG Zhuopu，et al.Advances and prospects of combustion instability in solid rocket motors[J].Journal of Propulsion Technology，2021，42（9）：1921-1935.

侯晓，付鹏，武渊.固体火箭发动机能量管理技术及其新进展[J].固体火箭技术，2017，40（1）：1-6.

HOU Xiao，FU Peng，WU Yuan.Energy management technology of SRM and its development[J]. Journal of Solid Rocket Technology，2017，40（1）：1-6.

张益铭，付小龙.电控固体推进剂研究进展[J].兵器装备工程学报，2025，46（4）：316-327.

ZHANG Yiming，FU Xiaolong.Research progress of electronically controlled solid propellants[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering，2025，46（4）：316-327.

黄印，彭圆坤，张晢，等.电控固体推进剂常压燃速与电能参数的响应关系研究[J].固体火箭技术，2025，48（1）：114-123.

HUANG Yin，PENG Yuankun，ZHANG Zhe，et al. Response relationship between burning rate of electrically controlled solid propellant and electric energy parameters at atmospheric pressure[J].Journal of Solid Rocket Technology，2025，48（1）：114-123.

奈慧敏，刘富涵，王斌，等.半互穿网络HAN基电控固体推进剂力学性能及燃烧启停性能[J].含能材料，2025，33（2）：188-197.

NAI Huimin，LIU Fuhan，WANG Bin，et al.Mechanical properties and combustion start-stop performance of semi-interpenetrating-network HAN based electrically controlled solid propellants[J].Chinese Journal of Energetic Materials，2025，33（2）：188-197.

李门，李天鹏，高欣宝.基于组合DFT方法的ECSP配比设计策略研究[J].固体火箭技术，2024，47（4）：557-564.

LI Men，LI Tianpeng，GAO Xinbao.Research on EC-SP proportioning design strategy based on combination DFT method[J].Journal of Solid Rocket Technology，2024，47（4）：557-564.

李洋，夏智勋，马立坤，等.电控固体推进剂的点火、燃烧及熄灭特性研究进展[J].含能材料，2023，31（9）：931-948.

LI Yang，XIA Zhixun，MA Likun，et al.Research progress on ignition，combustion and extinction characteristics of electrically controlled solid propellant[J]. Chinese Journal of Energetic Materials，2023，31（9）：931-948.

GNANAPRAKASH K，LIM D，YOH J J.Combustion characteristics of lithium perchlorate-based electrically controlled solid propellants at elevated pressures [J].Thermochimica Acta，2023，720：179421.

SAWKA W N，McPherson M.Electrical solid propellants：A safe，micro to macro propulsion technology [C]//49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference.Reston，VA，USA：AIAA，2013：4168.

KLINGENBERG G，FRIESKE H J，ROCKSTROH H.Electrical ignition of HAN-based liquid propel-lants：ADA226314 [EB/OL].（1990-08-01）[2025-09-26].https：//archive.org/details/DTIC_ADA226314.

HE Zhicheng，XIA Zhixun，HU Jianxin，et al.Thermal decomposition and kinetics of electrically controlled solid propellant through thermogravimetric analysis [J]. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry，2020，139（3）：2187-2195.

鲍立荣，张伟，陈永义，等.HAN基电控固体推进剂的热分解和电导率特性[J].含能材料，2019，27（9）：743-748.

BAO Lirong，ZHANG Wei，CHEN Yongyi，et al. Thermal decomposition and conductivity characteristics of HAN-based electrically controlled solid propellants[J]. Chinese Journal of Energetic Materials，2019，27（9）：743-748.

鲍立荣，汪辉，王志文，等.HAN基电控固体推进剂电热耦合特性及燃烧特性实验研究[J].推进技术，2021，42（6）：1410-1417.

BAO Lirong，WANG Hui，WANG Zhiwen，et al.Experimental study on electrothermal coupling and combustion characteristics of HAN-based electrically controlled solid propellant[J].Journal of Propulsion Technology，2021，42（6）：1410-1417.

BAO Lirong，ZHANG Wei，ZHANG Xiaoj un，et al. Impact of MWCNT/Al on the combustion behavior of hydroxyl ammonium nitrate（HAN）-based electrically controlled solid propellant [J].Combustion and Flame，2020，218：218-228.

BAO Lirong，WANG Hui，ZHENG Tingting，et al. Exploring the influences of conductive graphite on hydroxylammonium nitrate（HAN）-based electrically controlled solid propellant [J].Propellants，Explosives，Pyrotechnics，2020，45（11）：1790-1798.

李猛，王宏，陈雪莉.复杂化学平衡应用计算程序[J].四川兵工学报，2010，31（9）：132-134.

LI Meng，WANG Hong，CHEN Xueli.Application calculation program of complex chemical equilibrium[J]. Journal of Sichuan Ordnance，2010，31（9）：132-134.

何志成.改性PVA基电控固体推进剂及性能研究[D].长沙：国防科技大学，2021.

FARD H N，POUR G B，SARVI M N，et al.PVAbased supercapacitors [J].Ionics，2019，25（7）：2951-2963.

胡泽君，吴建军，欧阳，等.硝酸羟胺基固体推进剂电控燃烧特性实验研究[J].宇航学报，2024，45（7）：1040-1051.

HU Zejun，WU Jianjun，OU Yang，et al.Experimental study on electronic control combustion characteristics of hydroxylamine-nitrate-based solid propellant[J]. Journal of Astronautics，2024，45（7）：1040-1051.

程红波，王拯，陶博文，等.硝酸羟胺热分解特性及其稳定化技术研究[J].化学推进剂与高分子材料，2018，16（4）：80-85.

CHENG Hongbo，WANG Zheng，TAO Bowen，et al. Study on thermal decomposition characteristics of hydroxylammonium nitrate and its stabilization technology[J].Chemical Propellants & Polymeric Materials，2018，16（4）：80-85.

刘建国，安振涛，张倩，等.硝酸羟胺的热稳定性评估及热分解机理研究[J].材料导报，2017，31（4）：145-152.

LIU Jianguo，AN Zhentao，ZHANG Qian，et al.Thermal stability evaluation and thermal decomposition mechanism of hydroxylamine nitrate[J].Materials Review，2017，31（4）：145-152.

YANG Meng，YOH J J，TANG Chenglong，et al. Effect of tungsten size on thermal analysis and mechanism of lithium perchlorate-based electrically controlled solid propellant [J].Case Studies in Thermal Engineering，2023，47：103135.

SINAPOUR H，DAMIRI S，POURETEDAL H R. The study of RDX impurity and wax effects on the thermal decomposition kinetics of HMX explosive using DSC/TG and accelerated aging methods [J]. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry，2017，129（1）：271-279.

SINAPOUR H，DAMIRI S，RAVANBOD M，et al. The effect of HMX impurity and irganox antioxidant on thermal decomposition kinetics of RDX by TG/DSC non-isothermal method [J].Propellants，Explosives，Pyrotechnics，2019，44（4）：429-437.

OZAWA T.Anew method of analyzing thermogravimetric data [J].Bulletin of the Chemical Society of Japan，1965，38（11）：1881-1886.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

纳米改性变压器油电导率改进模型

融合物理信息与深度算子网络的变压器绕组热-流场快速计算方法

三塔合一间接空冷系统结构参数对夏季运行特性的影响研究

采用试验设计方法的第三代CO2气体箔轴承箔片几何参数敏感性分析

结构-语义-残差协同的图像压缩框架：面向隐私保护与高保真重建