高压环境下新型四唑基固体推进剂热稳定性与燃烧机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51904283
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0408.安全科学与工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Considering the great damages to the ozonosphere, the production and use of Halon 1301 fire suppressant have been limited in fire protection engineering. To develop an environmentally-friendly Halon alternative fire-fighting technique becomes an important subject for the aircraft fire suppression technology. As a newly emerging Halon alternative candidate in aircraft dry bays and weapon bays, Solid Propellant Gas Generator (SPGG), which is firstly proposed by Next Generation Fire Suppression Technology Program, has drawn substantial attention and shown broad application prospects because of its superior ability to propel high boiling point fire extinguishing agent, to generate inert gases in fractions of a second, and easy storage prior to activation. SPGG is composed of three parts, the driving source “tetrazole-based solid propellant”, the liquid fire extinguishing agent, and the enclosed chamber with a bursting diaphragm. Once the tetrazole-based propellant ignited, large amounts of inert gases will be generated. Before reaching the pressure threshold of the bursting diaphragm, the high-pressure inert atmosphere will be maintained inside the enclosed chamber. However, under such high pressure environment, the burning rate of tetrazole-based propellant will become unstable, together with the high ejected gas temperature, which is not desirable considering the needs of fire-fighting effectiveness. This shortcoming severely limits the implement and development of SPGG fire-fighting technology..Aimed at the technical difficulty of keeping a stable and fast ejecting rate with low temperature, this program optimizes the propellant formulation through changing oxidants and negative catalysts, and studies thermal stability and combustion mechanisms for tetrazole-based solid propellant under high pressure atmosphere. This program will analyze the variation of the pyrolysis characteristic quantity and the typical combustion characteristic parameter for tetrazole-based propellant coupling the stoichiometric ratio and particle size of additional agents, reveal its mastering mechanism for propellant’s pyrolysis reaction rate and burning rate under high pressure, create the burning rate prediction model based on the analysis of characteristic quantities of pyrolysis, propose a reliable formulation optimization design method for tetrazole-based propellant, and lastly obtain a kind of ideal propellant formulation with the low outlet temperature as well as a stable and fast burning rate. .Results of this program will improve the applicability of tetrazole-based propellant in SPGG’s enclosed chamber. It will provide valuable basic theories for the formulation design of solid propellant, as well as an important data support for compression design of SPGG fire-fighting apparatus. Results of this study will eventually promoting the popularization and application of SPGG fire extinguishing technique in aircraft dry bays and weapon bays.
发展高效环保型哈龙替代技术是当前飞机灭火领域面临的重要课题,固体推进式灭火技术凭借可配合使用高沸点灭火剂、可常压贮存、响应速度快等优势,在飞机干舱、弹舱展现出良好的应用前景。在固体推进式灭火装置的高压反应腔内,作为其驱动源的四唑基推进剂存在高压下燃温高、燃速不稳定等缺点,严重制约装置灭火效果。本项目针对如何在降低推进剂燃温的前提下保证燃速快且稳定的技术难题,开展高压环境下新型四唑基推进剂热稳定性与燃烧机理研究,探究推进剂微尺度热解行为与小尺度燃烧行为的相关性,创建基于热解特征量分析的推进剂燃烧特征参数预测模型,提出可靠的配方优化设计方法,获得一种可在高压下保持低燃温、快燃速、低燃速压力指数的新型四唑基推进剂。本项目将提高四唑基推进剂在固体推进式灭火装置高压腔室内的适用性,为新型推进剂配方设计、固体推进式灭火装置耐压设计提供理论支撑,促进固体推进式哈龙替代灭火技术在飞机干舱、弹舱中的应用。

结项摘要

发展高效环保型哈龙替代技术是当前飞机灭火领域面临的重要课题,固体推进式灭火技术凭借可配合使用高沸点灭火剂、可常压贮存、响应速度快等优势,在飞机干舱、弹舱展现出良好的应用前景。在固体推进式灭火装置的高压反应腔内,作为其驱动源的四唑基推进剂存在高压下燃温高、燃速不稳定等缺点,严重制约装置灭火效果。如何解决推进剂在高压下燃温高与燃速不稳定的问题,已成为了推进剂领域研究的热点。为了优化四唑基固体推进剂的热解和燃烧行为,本研究将开展对新型四唑基推进剂配方设计及样品表征研究,揭示不同类型催化剂及改性方法对5-氨基四氮唑的热稳定性及热解速率控制机理,探究新型四唑基推进剂燃烧特征参数及催化燃烧作用机制,以期研制出新型的四唑基推进剂配方,实现在降低燃温的同时增强燃速稳定性,揭示SPGG高压反应腔内燃气与灭火剂微粒的相互作用机理,提高SPGG装置的防火抑爆效果。本研究可为四唑基推进剂配方的设计、优化、和应用提供可靠的理论支撑。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Theoretical studies on CL-20/HMX based energetic composites under external electric field
外电场作用下CL-20/HMX基含能复合材料的理论研究
  • DOI:
    10.1016/j.cplett.2021.138806
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    CHEMICAL PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Li Yunqiu;Li Bin;Zhang Dan;Xie Lifeng
  • 通讯作者:
    Xie Lifeng
Interaction between shock wave and solid particles: Establishing a model for the change of cloud's expansion rate
冲击波与固体颗粒的相互作用:建立云膨胀率变化模型
  • DOI:
    10.1016/j.powtec.2020.12.033
  • 发表时间:
    2021-01-13
  • 期刊:
    POWDER TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Xiong, Xinyu;Gao, Kai;Mensah, Rhoda Afriyie
  • 通讯作者:
    Mensah, Rhoda Afriyie
Thermal decomposition behavior, kinetics, thermal safety and burning characteristics of guanidinium-5-aminotetrazole (GA) based propellants
5-氨基四唑(GA)基推进剂的热分解行为、动力学、热安全性和燃烧特性
  • DOI:
    10.1007/s10973-019-09063-1
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    JOURNAL OF THERMAL ANALYSIS AND CALORIMETRY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Cao Chengyang;Zhang Dan;Lu Song;Liu Changcheng
  • 通讯作者:
    Liu Changcheng
Catalytic co-pyrolysis of 5-Amino-1H-Tetrazole assembled with copper and boron powder: Pyrolysis kinetics and reaction mechanism
铜和硼粉组装的5-氨基-1H-四唑催化共热解:热解动力学和反应机理
  • DOI:
    10.1016/j.fuel.2021.122783
  • 发表时间:
    2022-02-07
  • 期刊:
    FUEL
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Chen, Jiu;Li, Bin;Zhang, Dan
  • 通讯作者:
    Zhang, Dan
External electric field induced structural transformation and decreased sensitivity of CL-20/EPDM composites
外部电场引起 CL-20/EPDM 复合材料的结构转变和敏感性降低
  • DOI:
    10.1016/j.cplett.2020.137875
  • 发表时间:
    2020-10-16
  • 期刊:
    CHEMICAL PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Li, Yunqiu;Li, Bin;Xie, Lifeng
  • 通讯作者:
    Xie, Lifeng

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其他文献

董事会非正式层级与研发投入 The Relationship between the Board Informal Hierarchy and R&D Investment
董事会非正式层级与研发投入的关系
  • DOI:
    10.12677/mm.2017.76057
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Modern Management
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高钰;张丹
  • 通讯作者:
    张丹
大气PM2.5中重金属研究进展
  • DOI:
    10.16241/j.cnki.1001-5914.2017.03.024
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    环境与健康杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵朕;罗小三;索晨;吴笛;陈燕;张丹
  • 通讯作者:
    张丹
分布式传感光缆循环疲劳性能的测试方法
  • DOI:
    10.13756/j.gtxyj.2016.01.005
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    光通信研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王嘉诚;张丹;闫继送;李博;施斌
  • 通讯作者:
    施斌
瑞利随机分布下滚筒截割载荷重构算法与数值模拟
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2016.1726
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张丹;刘春生;李德根
  • 通讯作者:
    李德根
生物卵化石研究进展简述
  • DOI:
    10.7515/jee191002
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    地球环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨意权;李丰江;吴乃琴;董亚杰;张丹;张月婷
  • 通讯作者:
    张月婷

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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