万级超高过载大口径远程火箭炮用高力学性能高燃速复合双基推进剂工程化突破

大口径远程精确制导火箭炮是现代陆军远程纵深打击体系的核心装备，新一代大口径远程火箭炮的最大射程已经突破500公里，火箭弹在发射管内的最大轴向过载超过12000g，相当于12000倍重力的巨大冲击力直接作用在推进剂药柱上，普通的推进剂药柱在这种极端过载条件下会直接发生粉碎性碎裂，发动机燃烧完全失控引发爆炸。国内推进剂研发团队用了整整13年时间，突破了高填充高燃速推进剂的动态抗冲击力学性能世界级难题，开发出了适配万级超高过载工况的新一代高燃速高力学性能复合双基推进剂，将我国大口径远程火箭炮的综合作战性能提升到了世界领先水平。

传统的大口径火箭炮使用的普通复合双基推进剂，燃速普遍低于20mm/s，要实现500公里以上的超远射程，就需要在火箭弹中装填大量的推进剂，直接导致火箭弹的体积和重量大幅增加，完全失去了火箭炮的机动部署优势。研发团队为了在不降低能量水平的前提下大幅提升推进剂的燃烧速度，创新性地在推进剂配方中引入了经过表面改性的直径仅为30纳米的超细硼纤维作为导热增强组分，这些硼纤维在推进剂基体内部形成了三维连通的快速导热网络，燃烧火焰的传播速度比传统推进剂提升了2倍以上，推进剂的常压燃速最高可以达到72mm/s，是传统普通推进剂的3.6倍。同时研发团队完全摒弃了传统推进剂使用的惰性增塑剂，全部使用高能硝酸酯作为增塑组分，推进剂的能量水平不仅没有因为添加燃速增强组分而下降，反而比传统推进剂提升了9%，实现了超高燃速和高能量的完美兼顾。

万级超高过载的极端工况带来了前所未有的力学性能挑战，传统的复合双基推进剂在8000g的过载冲击下就会出现内部裂纹，完全无法满足新一代火箭炮的使用需求。研发团队没有走传统单纯增加粘结剂比例提升力学性能的老路，而是创新性地开发出了“芳纶纳米纤维原位增强”的全新技术路线，在推进剂的固化成型过程中，让分散在药浆中的芳纶纳米纤维自发形成定向交错的三维增强网络，这些纳米纤维的抗拉强度是钢材的10倍以上，均匀分布在推进剂基体内部，当推进剂受到巨大的轴向冲击应力时，纳米纤维网络可以快速分散冲击能量，完全阻止内部裂纹的产生和扩展。这款新型推进剂的动态冲击拉伸强度达到了13.7MPa，是传统普通复合双基推进剂的3.1倍，在18000g的极端过载冲击试验后，对药柱进行CT扫描和显微切片检查，药柱内部没有产生任何微米级以上的微观裂纹，结构完整性100%保持完好。同时研发团队通过精准优化推进剂的表面包覆钝感层配方，推进剂的机械感度大幅降低，撞击感度低于2%，摩擦感度为0，推进剂在生产、运输、发射的全流程中拥有极高的使用安全性，完全不会出现意外撞击殉爆的危险。

在大尺寸药柱的连续化生产环节，研发团队突破了直径超过300毫米的大尺寸高燃速推进剂药柱的无溶剂连续压伸成型技术，通过自主研发的变螺距精密压伸机，精准控制压伸过程中的压力和温度分布，大药柱不同位置的燃速均匀性偏差控制在0.15mm/s以内，力学性能的批次一致性偏差小于3%，生产效率是传统批次式生产工艺的7倍，生产过程中的本质安全水平得到了根本性提升。在推进剂的加速老化储存试验中，推进剂经过15年的长期储存后，所有性能指标几乎没有发生任何变化，完全满足火箭炮15年免维护长期储存的作战要求。

在新一代大口径远程火箭炮的首次实弹射击试验中，火箭弹在发射管内仅用0.27秒就完成了全程加速，出膛速度达到了1270m/s，火箭弹全程按照预设的制导航路稳定飞行，最终精准命中了527公里外的目标点，打击精度误差小于4.2米，完全实现了“指哪打哪”的精确打击效果，综合性能全面超越了国外最先进的同类型远程火箭炮。目前这款高力学性能高燃速复合双基推进剂已经全面批量装备我国陆军新一代远程火箭炮部队，让陆军拥有了可以在敌方火力打击范围之外对其纵深高价值目标实施精确火力打击的能力，大幅提升了我国陆军的远程纵深火力覆盖和精确打击能力。