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引用本文  

仪建华, 轩春雷, 赵凤起, 苟兵旺, 王长健, 秦钊, 周诚. 含高氮化合物的CMDB推进剂的燃烧特性[J]. 火炸药学报, 2017, 40(6): 87-94, 107. DOI: 10.14077/j.issn.1007-7812.2017.06.015
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基金项目

“十二五”装备预研项目(No.40406050101)

作者简介

仪建华(1976-), 男, 博士, 研究员, 从事固体推进剂燃烧科学与技术研究。E-mail:npecc_yjh2819@163.com

文章历史

收稿日期:2017-08-02
修回日期:2017-11-16
含高氮化合物的CMDB推进剂的燃烧特性
仪建华1, 轩春雷1, 赵凤起1, 苟兵旺2, 王长健1, 秦钊1, 周诚2     
1. 西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室, 陕西 西安 710065;
2. 西安近代化学研究所, 陕西 西安 710065
摘要: 以3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz)和2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪(NNHT)为含能添加剂应用于含RDX或HNIW的CMDB推进剂中,考察了BTATz和NNHT对推进剂燃速、火焰和熄火表面形貌的影响。结果表明,BTATz能大大提高推进剂的燃速,而NNHT有助于推进剂产生平台燃烧,分别完全取代RDX后,推进剂的燃烧显现出不同于RDX-CMDB推进剂的独特的暗区形貌,在暗区内部存在由燃烧表面发出的发散火焰束,这主要得益于BTATz和NNHT自身高燃速特性及其燃烧时不存在如RDX的熔融过程;含与不含高氮化合物的RDX-CMDB推进剂火焰形貌类似,熔融态的RDX妨碍了燃烧表面高热碳粒的生成,较少的高热碳粒不利于RDX-CMDB推进剂燃速的提升;常用的铅-铜-碳催化体系对于推进剂的燃烧同样也具有理想的调节作用,在该催化体系与NNHT的协同作用下,8~22 MPa范围内NNHT-RDX-CMDB推进剂压强指数降至0.19,降幅达76%,NNHT-HNIW-CMDB推进剂压强指数降至0.42,降幅达50.6%;该催化体系对BTATz、NNHT、HNIW不敏感,催化体系本质上还是主要作用于双基基体,发生在燃烧表面及近燃面的凝/气相区,使得燃烧表面结构发生明显改变,CMDB推进剂燃烧性能得以改善。
关键词: 3, 6-双(1-氢-1, 2, 3, 4-四唑-5-氨基)-1, 2, 4, 5-四嗪(BTATz)     2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1, 3, 5-三嗪(NNHT)     改性双基推进剂(CMDB推进剂)     燃速     燃烧表面    
引言

高速动能导弹、制导野战火箭弹及新单兵武器等的特点是快速机动、迅速反应,这就要求作为动力能源的推进剂具有高能、高燃速的特性[1-2]。此外,导弹隐身和精确制导要求推进剂的燃气特征信号低。而含超细高氯酸铵(AP)的推进剂具有较高的燃速,但其燃气的烟雾较大,机械感度高[3];硝胺系推进剂的燃气无烟雾,但燃速较低,压强指数也较高[4-5]。为了满足武器装备的需求,采用新材料开展高燃速、低特征信号推进剂的研制十分必要。

高氮化合物是一类新型含能材料,其能量主要来源于环结构中含有的更多高能N=N键、C=N键和更大的环张力。四嗪环、四唑环和呋咱环就是3种典型的高氮低碳氢含量的含能结构单元。作为嗪类化合物,3, 6-双(1-氢-1, 2, 3, 4-四唑-5-氨基)-1, 2, 4, 5-四嗪(BTATz)、2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1, 3, 5-三嗪(NNHT)分子结构中等高氮化合物以其高燃速引起了研究者的关注[6-9]。BTATz因其分子自身含氮量高、能量较高和感度低等特性,在固体推进剂、燃气发生剂和炸药中已被广泛研究。Hiskey等[6]研究了用BTATz完全取代AP/HTPB/Al(70/14/16)配方中Al粉时的比冲,发现比冲由2 587 N·s/kg降至2 274 N·s/kg,能量虽有损失,但推进剂的特征信号明显降低。NNHT的分子结构中既含有硝基,又含有氨基,分子间和分子内皆可形成氢键,其突出的特点是感度低。据报道[9],目前美国将NNHT应用于枪炮发射药中,使武器性能得到提高,在M30A1配方中应用NNHT可使发射药的火药力提高8%。此外,NNHT在提高发射药燃速的同时,还可降低燃温。

国内的国防科技大学和西安近代化学研究所率先对高氮化合物BTATz的合成和性能进行了研究[10-15],结果发现,BTATz自身的氧平衡值较低,将其应用于推进剂中随含量增加,推进剂的各能量特性参量出现不同程度的降低,如要保持推进剂的能量水平,需将BTATz与能量性能较高的含能添加剂组分配合使用;BTATz在燃速提升方面具有突出潜力,尤其在催化体系作用下,燃速提升效果更加明显;由于BTATz不存在类似RDX的熔融过程,该类推进剂燃烧产生了发散火焰束,燃烧表面由熔融状变为疏松珊瑚状,火焰强度增强。NNHT合成工艺较BTATz简单,耐热及安全性能较好,撞击感度和摩擦感度均低于RDX,有望单独或者与RDX和六硝基六氮杂异戊兹烷(HNIW)等材料混合作为含能推进剂组分使用[16-20],但相关研究尤其是应用研究甚少。

本研究在前期基础上,将BTATz和NNHT通过配方设计并应用于含RDX或HNIW的改性双基推进剂(RDX/HNIW-CMDB推进剂)体系中,开展其燃烧特性研究,探索改善CMDB推进剂燃烧性能的新途径。

1 实验 1.1 样品和仪器

实验所用NNHT-CMDB推进剂空白样N01和试样N02的配方参考BTATz-CMDB推进剂试样B01、B02[15]。该体系推进剂配方如表 1所示。同时,表 1中也列举了常用的RDX-CMDB推进剂试样R09以作对比。

表1 RDX/BTATz/NNHT-CMDB推进剂配方 Table 1 Formulation for RDX/BTATz/NNHT-CMDB propellant

为了考察高氮化合物BTATz或NNHT取代RDX后对CMDB推进剂燃烧性能的影响,设计并制备了不含催化剂和含催化剂的BTATz-RDX-CMDB推进剂和NNHT-RDX-CMDB推进剂试样。为了提高推进剂能量,将增塑剂由原来的N-硝基-二乙醇胺二硝酸酯(DINA)换为N, N′-双(2-叠氮乙基)硝胺(DIANP),并添加了适量的铝粉,具体配方如表 2所示。

表2 BTATz/NNHT-RDX-CMDB推进剂配方 Table 2 Formulation for BTATz/NNHT-RDX-CMDB propellant

为了考察高氮化合物BTATz或NNHT与HNIW的配比对CMDB推进剂燃烧性能的影响,设计并制备了不含催化剂和含催化剂的BTATz-HNIW-CMDB推进剂和NNHT-HNIW-CMDB推进剂试样,具体配方如表 3所示。

表3 BTATz/NNHT-HNIW-CMDB推进剂配方 Table 3 Formulation for BTATz/NNHT-HNIW-CMDB propellant

推进剂试样中BTATz、NNHT及DIANP,西安近代化学研究所自制;HNIW,辽宁庆阳化学工业公司;其他组分均为工业品。

AE-2000C型固体推进剂高压燃速测试系统,西安电子科技大学;固体推进剂燃烧火焰测试系统,西安近代化学研究所非标研制;JSM5800型扫描电镜,日本电子公司;LINK ISIS能谱仪,英国牛津公司。

1.2 样品制备和性能测试[21-22]

本研究所有推进剂试样均由常规无溶剂成型工艺制得,药片结构致密,表面光滑,未出现气孔和裂纹。将推进剂样品制成Φ5 mm × 150 mm药条,侧面用聚乙烯醇溶液浸渍包覆并晾干,反复6次,按国家军用标准GJB770A方法706.1 “燃速-靶线法”,在充氮调压式燃速仪中测定燃速。测试时环境温度为20℃,压强范围为2~22 MPa。运用单幅照相技术拍摄推进剂稳态燃烧的火焰照片,采用铜柱法获得推进剂熄火试样,其表面形貌和元素质量分数用扫描电镜和电子能谱表征。

2 结果与讨论 2.1 推进剂燃速性能分析 2.1.1 BTATz/NNHT-CMDB推进剂的燃速性能

RDX-CMDB推进剂试样(编号R09)、BTATz-CMDB推进剂试样(编号B01、B02[15])和NNHT-CMDB推进剂试样(编号N01、N02)的燃速曲线如图 1所示。

图 1 RDX/BTATz/NNHT-CMDB推进剂的燃速曲线 Figure 1 Burning-rate curves for RDX/BTATz/NNHT-CMDB propellants

图 1可以看出,对于不含催化剂的CMDB推进剂,BTATz体系燃速明显较高,NNHT体系燃速与RDX体系相当,低于BTATz,但其总体压强指数也较低;对于由邻苯二甲酸铅、己二酸铜和炭黑组成的体系催化的CMDB推进剂试样,燃速明显高于不含催化剂的推进剂试样,该催化体系使BTATz体系出现超高燃速现象、NNHT体系出现平台燃烧现象,并且NNHT体系在8~16 MPa内压强指数可降至0.12。

2.1.2 BTATz/NNHT-RDX-CMDB推进剂的燃速性能

RDX-CMDB推进剂试样(编号R09)、BTATz-RDX-CMDB推进剂试样(编号BR100、BR101、BR106)和NNHT-RDX-CMDB推进剂试样(编号NR100、NR101、NR106)的燃速曲线如图 2所示。

图 2 BTATz/NNHT-RDX-CMDB推进剂的燃速曲线 Figure 2 Burning-rate curves for BTATz/NNHT-RDX-CMDB propellants

图 2可以看出,BTATz质量分数从18.0% ~ 28.0%的变化对RDX-CMDB推进剂燃速有影响,BTATz质量分数28.0%的BR100与质量分数18%的BR101相比,燃速提升了10%~20%;NNHT含量在一定范围内的变化对RDX-CMDB推进剂燃速影响很小,其总体燃速与常规RDX-CMDB推进剂相差不大;由于RDX的存在,不含催化剂的4个试样BR100、BR101、NR100和NR101的燃速压强指数都较高,8~22 MPa内分别为0.73、0.80、0.76和0.79。

由于邻苯二甲酸铅、2, 4-二羟基苯甲酸铜和炭黑体系的存在,试样BR106和NR106燃速明显提高,10 MPa时,前者由14.4升至23.3 mm/s,增幅达61.8%,后者由10.9升至21.9 mm/s,增幅达100%,而且对于后者,压强指数由不含催化剂时的0.79降至0.19,降幅达76.0%。此外,RDX-CMDB推进剂中添加BTATz或NNHT,催化效果都非常理想,即催化体系对BTATz、NNHT如同对RDX一样不敏感,催化体系本质上还是作用于双基基体,再与高燃速的高氮化合物的共同作用,含催化剂的BTATz/NNHT-RDX-CMDB推进剂表现出独特的燃烧性能。

2.1.3 BTATz/NNHT-HNIW-CMDB推进剂的燃速性能

RDX-CMDB推进剂试样(编号R09)、BTATz-HNIW-CMDB推进剂试样(编号BC0801、BC0802、BC1202)和NNHT-HNIW-CMDB推进剂试样(编号NC0801、NC0801、NC1202)的燃速曲线如图 3所示。

图 3 BTATz/NNHT-HNIW-CMDB推进剂的燃速曲线 Figure 3 Burning-rate curves for BTATz/NNHT-HNIW-CMDB propellants

图 3可以看出,BTATz质量分数从18.0%~28.0%的变化对HNIW-CMDB推进剂燃速的影响不大,没有对RDX-CMDB推进剂的影响明显,即BTATz与HNIW质量比的变化对推进剂燃速的影响小于BTATz与RDX质量比的变化,这可能与RDX燃速低有关,RDX含量减少时,高燃速的BTATz就起到了主导燃速的作用,从而燃速就高;而BTATz与HNIW燃速均较高,两者添加比例的变化对推进剂燃速的影响不明显,不同含量时推进剂试样的燃速差别不大。

图 3可以看出,NNHT含量的变化对HNIW-CMDB推进剂燃速的影响较小,与对RDX-CMDB推进剂的影响类似,只是NNHT总体燃速略高于常规RDX-CMDB推进剂,即NNHT与HNIW质量比或NNHT与RDX质量比的变化对推进剂燃速的影响效果差别不大,这可能与NNHT、HNIW和RDX单独使用取代部分吸收药时燃速变化不大的性质有关[23],它们之间比例的变化对推进剂燃速的影响相互抵消,使含NNHT的HNIW-CMDB推进剂NC0801和NC0802的燃速差别不大,含NNHT的RDX-CMDB推进剂NR100和NR101的燃速差别也不大。

当BTATz与NNHT含量相同时,含BTATz的HNIW-CMDB推进剂的燃速总体高于含NNHT的推进剂。由于HNIW的存在,不含催化剂的4个试样(编号BC0801、BC0802、NC0801、NC0801)的燃速压强指数都较高,8~22 MPa内分别为0.72、0.82、0.79和0.85;当BTATz或NNHT含量相同时,BTATz-HNIW-CMDB推进剂试样的燃速明显高于BTATz-RDX-CMDB推进剂,NNHT-HNIW-CMDB推进剂试样的燃速高于NNHT-RDX-CMDB推进剂,即将RDX全部换成HNIW,无论推进剂中添加的高氮化合物是BTATz,还是NNHT,其燃速都会明显提高,但压强指数较高。

邻苯二甲酸铅、2, 4-二羟基苯甲酸铜和炭黑体系对BTATz/NNHT-HNIW-CMDB推进剂的催化效果良好,10 MPa时,BC1202的燃速由17.7升至24.0 mm/s,增幅达35.6%;NC1202的燃速由13.7升至23.2 mm/s,增幅达69.3%,而且8 ~ 22 MPa内压强指数由不含催化剂时的0.85降至0.42,降幅达50.6%。

2.2 推进剂的火焰和熄火表面形貌 2.2.1 BTATz/NNHT-CMDB推进剂的火焰和熄火表面形貌

RDX-CMDB推进剂试样(编号R09)、BTATz-CMDB推进剂试样(编号B01、B02[15])和NNHT-CMDB推进剂试样(编号N01、N02)在6 MPa时的单幅火焰照片和熄火表面形貌如图 4所示。

图 4 RDX/BTATz/NNHT-CMDB推进剂的火焰照片和熄火表面形貌 Figure 4 Flame photos and morphology of quenched surface for RDX/BTATz/NNHT-CMDB propellants

图 4所示火焰照片可以看出,不含催化剂的NNHT-CMDB推进剂试样N01和RDX-CMDB推进剂试样R09火焰结构差别不大,而不含催化剂的BTATz -CMDB推进剂试样B01却与之存在差别,虽然B01的火焰结构中存在暗区,但此暗区与R09不同,其未像R09燃烧表面与火焰间完全分离,而是显现出独特的暗区形貌,即在暗区内部存在一些由推进剂燃烧表面的某些点上发出的发散火焰束,这主要得益于BTATz和NNHT自身不存在如RDX的熔融过程。

将BTATz-CMDB推进剂试样B01(不含催化剂)与B02对比,NNHT-CMDB推进剂试样N01(不含催化剂)与N02对比,发现含催化体系试样的燃烧表面及表面附近均出现大量的熔岩状明亮颗粒,正是这些碳物质使得推进剂产生超速燃烧或平台燃烧[24],这也说明所采用的催化体系可有效促进推进剂燃烧表面及近燃面的凝/气相区的化学反应。此外,该催化体系使得化学反应速度较低的暗区变薄,高温火焰区距离燃烧表面愈近,加速了向嘶嘶区和燃烧表面的热传导,提高了推进剂的燃速。

对于BTATz-CMDB推进剂试样,含催化剂的B02和不含催化剂的B01熄火表面(局部)差别非常大:B01的熄火表面的熔融态物质较多,车链状氮碳骨架较大;而B02的熄火表面形貌发生很大的变化,表面呈疏松珊瑚状,且均匀分布着许多小粒径球状物质,测得其为燃烧后的金属氧化物,珊瑚状结构上分布着大量的微孔和微坑,高压下尤为明显。从能谱分析结果来看,B02的熄火表面金属含量远远高于其实际添加量,表明在推进剂燃烧过程中活化的催化剂在推进剂燃烧表面进行了富集,催化了推进剂的分解和燃烧过程。这也解释了催化体系能够提高推进剂燃速的原因。

对于NNHT-CMDB推进剂试样,不同压强下不含催化剂的N01的熄火形貌和表面元素组成没有太大变化,与B01类似,熄火表面的熔融态物质较多,车链状氮碳骨架较大,表面元素含量大小顺序为:N>C>O;而含催化剂的N02显得更加疏松,表面会嵌有少量球形物,C、N、O元素含量很低,金属Pb和Cu含量都远高于其在配方中的含量。

2.2.2 BTATz/NNHT-RDX-CMDB推进剂的火焰和熄火表面形貌

BTATz-RDX-CMDB推进剂试样(编号BR101、BR106)和NNHT-RDX-CMDB推进剂试样(编号NR101、NR106)6 MPa时的单幅火焰照片和熄火表面形貌如图 5所示。

图 5 BTATz/NNHT-RDX-CMDB推进剂的火焰照片和熄火表面形貌 Figure 5 Flame photos and morphology of quenched surface for BTATz/NNHT-RDX-CMDB propellants

图 5火焰照片可看出,BTATz-RDX-CMDB推进剂试样和NNHT-RDX-CMDB推进剂试样与常规RDX-CMDB推进剂的火焰形貌类似,尤其是不含催化剂的BR101和NR101,火焰形貌没有太大变化。可能是BTATz(或NNHT)与RDX含量比较接近(质量比为18:20)的缘故,使得两类推进剂的火焰形貌更加接近于常规RDX-CMDB推进剂(其中RDX质量分数为26%)。

将BTATz-RDX-CMDB推进剂试样BR106和BR101对比,NNHT-RDX-CMDB推进剂试样NR106和NR101对比发现,含催化体系的试样燃烧表面也出现明亮的高热碳粒,只是较BTATz/NNHT-CMDB推进剂少许多。同样可能是BR106(或NR106)中BTATz(或NNHT)与RDX含量比较接近的缘故,具有熔融过程的RDX妨碍了高热碳粒的生成,这也是常规RDX-CMDB推进剂燃速不高的原因之一。

同时,推进剂试样BR106(及NR106)中还添加了质量分数3%的铝粉,所以燃烧十分剧烈,火焰区更加明亮。在所有因素的共同作用下,高压时的暗区几乎消失,高温火焰区与燃烧表面几乎连接在一起,促进了燃速的提高。

对比推进剂试样BR101(不含催化剂)和BR106(含催化剂)的熄火表面形貌发现,前者车链状骨架上嵌着大量的大小不一的球状物,能谱分析为C、O、N的聚合物;而BR106表面呈疏松珊瑚状,几乎看不出熔融态物质。对比推进剂试样NR101(不含催化剂)和NR106(含催化剂),结果类似。可见邻苯二甲酸铅、2, 4-二羟基苯甲酸铜和炭黑催化体系改变了BTATz/NNHT-RDX-CMDB推进剂的燃烧表面结构。

2.2.3 BTATz/NNHT-HNIW-CMDB推进剂的火焰和熄火表面形貌

BTATz-HNIW-CMDB推进剂试样(编号BC0801、BC0802、BC1202)和NNHT-HNIW-CMDB推进剂试样(编号NC0801、NC0801、NC1202)在6 MPa时的单幅火焰照片和熄火表面形貌如图 6所示。

图 6 BTATz/NNHT-HNIW-CMDB推进剂的火焰照片和熄火表面形貌 Figure 6 Flame photos and morphology of quenched surface for BTATz/NNHT-HNIW-CMDB propellants

图 6所示的BTATz-HNIW-CMDB推进剂试样BC0802和BC0801与NNHT-HNIW-CMDB推进剂试样NC0802和NC0801的火焰照片可发现,与BTATz-CMDB推进剂试样类似,它们均存在暗区以及一些由燃烧表面发出的发散火焰束;HNIW质量分数由10%升到20%,推进剂燃烧火焰亮度增加,燃烧表面产生发散火焰束的活性点也增多。

对比推进剂试样BC1202和BC0802、NC1202和NC0802发现,相同基础配方,含催化剂的试样较不含催化剂的试样的火焰更明亮一些,低压下的燃烧明显剧烈。这与前面所获得的燃速性能相一致,即邻苯二甲酸铅、2, 4-二羟基苯甲酸铜和炭黑催化体系的燃速提升能力较强:4 MPa时BC0802的燃速为9.3 mm/s,而BC1202的燃速可达到13.8 mm/s,为本研究试样该压强下燃速的最高值;NC0802燃速为7.2 mm/s,而NC1202的燃速可达到11.7 mm/s。与前面的研究结果类似,含催化体系的试样燃烧表面也出现了明亮的高热碳粒,催化作用主要发生在凝聚相及燃烧表面附近。

图 6熄火表面形貌可以看出,与前面两大类推进剂试样的分析结果类似,不含催化剂的BC0801、BC0802、NC0801、NC0802均出现车链状骨架,有的地方凝聚成团,但这与常规RDX-CMDB推进剂熔融态是不同的;而添加催化体系的试样基本都能明显地改变这一状况,呈疏松珊瑚状。同样说明邻苯二甲酸铅、2, 4-二羟基苯甲酸铜和炭黑催化体系改变了该类推进剂的燃烧表面结构。

熄火表面元素分析结果如表 4所示。

表4 BTATz/NNHT-HNIW-CMDB推进剂熄火表面元素的含量 Table 4 Content of elements on quenched surface for BTATz/NNHT-HNIW-CMDB propellant

表 4可以看出,不含催化剂的4个试样(编号BC0801、BC0802、NC0801、NC0802),其熄火表面的元素含量大小顺序为:N>C>O,而含催化剂的2个试样(编号BC1202、NC1202)熄火表面金属Pb和Cu含量都远高于其在配方中的含量,均在燃烧表面进行了聚集,促进了燃速的提高。

3 结论

(1) BTATz能大大提升推进剂的燃速,而NNHT能促进推进剂产生平台燃烧,含BTATz推进剂的燃速总体高于含NNHT推进剂。

(2) BTATz、NNHT、RDX及HNIW之间的分解和燃烧没有交互作用,且对催化体系的存在不敏感,催化主要作用于双基基体,常用的邻苯二甲酸铅、2, 4-二羟基苯甲酸铜和炭黑组成的催化体系有助于含高氮化合物的CMDB推进剂的燃烧性能调节。

(3) BTATz、NNHT分别完全取代RDX后,推进剂的燃烧显现出不同于RDX-CMDB推进剂的独特的暗区形貌,在暗区内部存在由燃烧表面发出的发散火焰束,这主要得益于BTATz和NNHT自身高燃速特性及其燃烧时不存在如RDX的熔融过程,熔融态的RDX妨碍了催化燃烧表面高热碳粒的生成,较少的高热碳粒不利于RDX-CMDB推进剂的燃速提升;催化体系的催化作用发生在燃烧表面及近燃面的凝/气相区,使得燃烧表面结构发生明显改变,CMDB推进剂燃烧性能得以改善。


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Combustion Properties of CMDB Propellant Containing High-nitrogen Compounds
YI Jian-hua1, XUAN Chun-lei1, ZHAO Feng-qi1, GOU Bing-wang2, WANG Chang-jian1, QIN Zhao1, ZHOU Cheng2     
1. Science and Technology on Combustion and Explosion Laboratory, Xi'an Modern Chemistry Research Institute, Xi'an 710065, China;
2. Xi'an Modern Chemistry Research Institute, Xi'an 710065, China
Abstract: 3, 6-Bis(1H-1, 2, 3, 4-tetrazol-5-yl-amino)-1, 2, 4, 5-tetrazine (BTATz) and 2-nitroimino-5-nitro-hexahydro-1, 3, 5-triazine (NNHT) were used as the energetic additives into the composite modified double-base (CMDB) propellants containing hexogen (RDX) or hexanitrohexaazaisowurtzitane (HNIW), and the influence rule of BTATz and NNHT on the burning rate, flame, and morphology of quenched surface of the propellants were investigated. The results show that BTATz can greatly increase the burning rate of propellant and NNHT helps to produce plateau burning effect. After RDX is completely substituted by BTATz or NNHT in the formulation, the propellant combustion appears the particular dark zone morphology, which is visibly different from original RDX-CMDB propellant, and some diffused flame clusters occur on the combustion surface, which profit from the high burning-rate nature of BTATz and NNHT, without a melting process as RDX. The flame photos of RDX-CMDB propellants with and without high-nitrogen compound are similar in appearance, the generation of high-temperature carbon particles on the combustion surface is affected by the fusing RDX, a fewer high-temperature carbon particles are highly unfavorable to improve the burning rate of RDX-CMDB propellant. The ordinary lead-copper-carbon catalyst system also shows the excellent effects on the combustion properties of the propellant, cooperating with the catalyst system and NNHT, the burning-rate pressure exponent of NNHT-RDX-CMDB propellant reduces to 0.19, decreased by 76%, and that of NNHT-HNIW-CMDB propellant reduces to 0.42, decreased by 50.6%. The catalyst system is insensitive to BTATz, NNHT, and HNIW, the major catalyzed effect occurs essentially on the double-base propellant combustion surface and the condensed-gas phase closing to the combustion surface, the combustion surface structure is changed evidently, and the combustion properties of CMDB propellants are improved finally.
Key words: 3, 6-bis (1H-1, 2, 3, 4-tetrazol-5-yl-amino)-1, 2, 4, 5-tetrazine (BTATz)     2-nitroimino-5-nitro-hexahydro-1, 3, 5-triazine (NNHT)     composite modified double-base (CMDB) propellant     burning rate     combustion surface