由于硼具有高的質量熱值（ 59. 3 MJ/kg） 和體積熱值（ 131. 6 kJ/cm3） ,遠遠高于鋁、鎂等金屬，因此硼是固體推進劑的理想金屬燃料，特別適用于固體火箭沖壓發動機的富燃料推進劑[1-3].對無定形硼粉進行團聚改性，可以得到合適粒徑的球形硼粉，此類硼粉可以很大程度提高推進劑中的含硼量，進而提高推進劑能量，改善推進劑的燃燒性能[4-6].
國內外研究者對含硼推進劑進行了大量的研究，研究表明，采用球形化硼粉代替無定形硼粉可以改善含硼富燃料推進劑中硼顆粒的燃燒，從而獲得較高的燃燒效率[7,8].德國拜爾化學公司研究了穩定燃速、高效率燃燒富燃料推進劑，其主要通過硼粉先與氟化鈉形成團聚顆粒后再加入配方，利用氟化鈉改善含硼富燃料推進劑中硼的燃燒性能[3].美國濱州大學研究了以 BAMO/NMMO 為黏合劑的含硼富燃料推進劑的燃燒行為，發現疊氮聚合物所具有的分解放熱特性可提高含硼燃料推進劑的點火性能和燃燒性能[9].另外，日本所報道的高能含硼富燃料推進劑配方中[3],硼含量達到 32%,此外，還含有鎂、鋁等燃料添加劑，氧化劑主要是高氯酸銨和高氯酸鉀，還使用了 KNO3.
針對不同的推進劑配方體系，考察添加球形硼粉替代 RDX 對高能 RDX-CMDB 推進劑燃速特性的影響，以及 LiF 對含硼 RDX-CMDB 推進劑燃燒特性的影響等。
1 實驗部分
1. 1 主要原材料
試驗所用主要原材料列于表 1.【1】
1. 2 測試儀器及實驗方法
推進劑燃速測定： 燃速按 GJB-770B-2005 方法706. 1“燃速-靶線法”測試。將推進劑樣品制成 5mm × 5 mm × 100 mm 藥條并包覆，利用靜態恒壓燃速儀在 20 ℃測定樣品燃速。
1. 3 推進劑配方
采用的試驗配方見表 2.
1. 4 推進劑樣品的制備
RDX-CMDB 推進劑樣品均采用淤漿澆鑄工藝制備。將 BNC、NC、RDX、NG、催化劑等推進劑各組份在 2 立升行星式捏合機中混合 1 h 左右，出料后經 70 ℃固化 72 h,退模?！?】
2 結果與討論
通常為進一步提高固體推進劑的能量在推進劑配方中添加金屬粉，同時還可以提高推進劑的密度和改善燃燒性能?？紤]在高能 RDX-CMDB 推進劑配方中添加硼粉和鋁粉，考察它們對推進劑燃燒性能影響的差別。選擇的 RDX-CMDB 推進劑配方為成熟的改性雙基推進劑，該推進劑配方的組成見表2.所選擇的推進劑配方具有較好的燃燒性能，燃速壓強指數在11 ~20 MPa 之間具有平臺燃燒的特性。
金屬粉小部分代替推進劑配方中的 RDX.
2. 1 硼粉部分代替 RDX 時 RDX-CMDB 推進劑配方的燃速
硼粉部分代替 RDX-CMDB 推進劑中的 RDX 時測得的燃速數據見表 3,不同硼含量的 RDX-CMDB推進劑燃速同壓強的關系見圖 1.
由表 3 中數據可知，在研究的壓強范圍內，隨RDX-CMDB 推進劑配方中硼粉含量增加、RDX 含量減少，燃速下降； 圖1 表示不同壓強下推進劑燃速增加幅度同硼含量的關系曲線。圖 1 表明，同一推進劑配方低壓下的燃速降低幅度較大，隨壓強的增加，燃速降低幅度減??； 隨硼粉含量增加，推進劑的燃速降低幅度也增加，當硼粉含量為 4% （ RDX-CMDB-4） 時，推進劑燃速降的最多，在 5 MPa 的燃速降低幅度達 30%以上。當硼粉含量為 5% 時，推進劑的燃速又有所增加，但都低于基礎配方（ RDX-CMDB-0） 的燃速。表 3 數據及圖 1 表明，RDX-CMDB 推進劑配方中添加硼粉后，低壓燃速降低幅度較大，隨壓強升高，燃速降低幅度逐漸減小，從而造成 RDX-CMDB 推進劑的燃速壓強指數從 0. 32 升高到 0. 56.
2. 2 鋁粉和硼粉部分代替 RDX 時推進劑燃速特性對比
本研究還比較了添加不同金屬粉（ Al、硼） 對RDX-CMDB 推進劑燃速的影響，鋁粉的添加同添加硼粉一樣，主要小部分代替 RDX-CMDB 推進劑配方中的黑索金。燃速測試結果見表 4,圖 2 為推進劑燃速同壓強的關系曲線?！?】
由表 4 及圖 2 可看出，RDX-CMDB 推進劑燃速特性同添加金屬粉的種類也有極大關系。添加鋁粉時，當壓強小于18 MPa 時，RDX-CMDB 推進劑的燃速降低，當壓強大于 18 MPa 時，燃速又增加，高于RDX-CMDB-0 推進劑的燃速。當分別添加 3% 和5% 的鋁粉時，推進劑在 15 ~ 18 MPa 時的燃速變化幅度不到 5%,當壓強大于 18MPa 時，推進劑的燃速增加幅度在 5% 左右。而在整個壓強范圍內，無論添加 3%的硼粉還是添加 5%的硼粉，推進劑的燃速均降低，壓強小于18 MPa 時，燃速降低幅度較大，當壓強大于 18 MPa 時，推進劑的燃速降低幅度則較小。試驗結果還表明，向具有平臺燃燒特性的 RDX-CMDB 推進劑中添加金屬粉均會使其燃速壓強指數增加 0. 075 ~0. 13.
2. 3 LiF 對含硼 RDX-CMDB 推進劑燃燒特性的影響
氟化鋰（ LiF） 曾作為 AP 系復合推進劑的減速燃燒催化劑進行了研究，但當將 LiF 添加到雙基推進劑中時可以作為增速燃燒催化劑。在 RDX-CM-DB 推進劑中添加 LiF 的目的不是將其作為燃燒催化劑來添加的，而是考慮到 LiF 可能作為硼的氧化劑來起作用，研究表明，硼的氧化物會與 LiF 發生反應，除去硼顆粒表面的氧化膜，而提高硼的能量轉化率?；诖颂砑恿瞬煌康?LiF（ 代替配方中小部分的 RDX） ,考察了其對推進劑燃速的影響。燃速測試結果見表 5,燃速同壓強的關系見圖 3.【4】
由表 5 中數據和圖 3 可知，當含硼 RDX-CMDB推進劑中 LiF 的添加量為 1% 時，可以提高含硼RDX-CMDB 推進劑的燃速，而且在 5 ~ 11 MPa 之間燃速增加幅度大于 2. 5%,隨壓強增加，推進劑燃速增加幅度減小，從而能夠降低推進劑的燃速壓強指數； LiF 的含量增加時，推進劑燃速降低，燃速降低幅度增大。
3 結論
（ 1） 對不同的推進劑配方體系，添加硼粉對其燃速特性的影響不同。
（ 2） 在 RDX-CMDB 推進劑配方體系中，添加金屬粉使得推進劑的燃速壓強指數升高； 金屬鋁粉和硼粉對推進劑的燃速影響作用不同。
（ 3） 更高壓強下的燃速測試結果表明，向 RDX-CMDB 推進劑添加金屬粉雖然破壞了低壓下的燃燒特性，但在高壓強下卻隨壓強的升高，燃速的變化則趨于平緩。
參 考 文 獻
1 王利軍，孫翔宇，李學軍，等。 提高含硼富燃料推進劑能量的技術途徑。 火炸藥學報，2006; 29（ 6） : 54-57Wang Lijun,Sun Xiangyu,Li Xuejun,et al. Technical approaches ofenhancing the energy of boron based fuel-rich propellant. ChineseJournal of Explosives and Propellants,2006; 29（ 6） : 54-57
2 吳婉娥，朱左明，帥 領。 基于粒子群神經網絡的含硼富燃料推進劑一次燃燒性能計算。 含能材料，2011; 5: 548-552Wu Wan'e,Zhu Zuoming,Shuai Ling. Calculation for primary com-bustion characteristics of boron-based fuel-rich propellant based onPSO-BP neural network. Chinese Journal of Energetic Materials,2011; 5: 548-552
3 Oyumi Y. Urethane reaction mechanism on the amorphous boron sur-face in gap propellant. Propellant,Explosives,Pyrotechnics,1992;17（ 5） : 278-282
4 龐維強，樊學忠，胥會祥。 團聚硼顆粒在 HTPB 富燃料推進劑中的流變特性。 火炸藥學報，2010; 33（ 3） : 84-87Pang Weiqiang,Fan Xuezhong,Xu Huixiang. Rheological propertiesof agglomerated boron particles in the HTPB-based fuel-rich propel-lant. Chinese Journal of Explosives and Propellants,2010; 33 （ 3 ） :84-87
5 高東磊，張 煒，朱 慧，等。 團聚硼對富燃料推進劑燃燒性能的影響。 固體火箭技術，2008; 31（ 2） : 161-163Gao Donglei,Zhang Wei,Zhu Hui,et al. Effect of agglomerated bo-ron on combustion properties of fuel-rich propellants. Journal of SolidRocket Technology,2008; 31（ 2） : 161-163
6 高東磊，張 煒，朱 慧，等。 包覆及團聚硼對富燃料推進劑燃燒性能的影響。 推進技術，2009; 30（ 1） : 119-123
