此外，燃烧性能作为发动机性能的重要指标，一直是研究优化的重点。关于高 强度、高密度丁羟推进剂的配方及工艺性能研究中发现，燃速与AP颗粒级配密切相关。 因为级配可以通过影响燃速调节剂的燃速关系式中的相关系数，从而影响可调节范围， 实验证明当粗AP/细AP值过小的时候，燃速可调节范围随之减小。[5]进一步研究表明， 氧化剂AP粒度是从燃烧完全性和凝聚程度的大小两方面影响推进剂中铝的燃烧。氧化 剂粒度愈粗，铝凝聚就愈明显，实验证明在单级配推进剂中，AP粒径若选用133um 与 346um，前者发动机比冲比后者高；当推进剂进行双级配时 用细AP取代粗AP ，其比 冲也得到提高。因此，在进行配方设计时，应优先考虑AP粒度，必须选择最佳的铝粉 粒度配比和合适的氧化剂粒度级配。至于在实际应用中，如何选择最佳粒度级配，应 当结合发动机试验和制药工艺两方面进行考虑。[6]

故研究颗粒级配在固体推进剂调配中的应用，可以有效提高固体推进剂的密度， 改善固体推进剂的工艺性能和理化性能，提高固体推进剂调配的效率，在教学、科研 中具有很强的实际应用意义。

1.2  颗粒级配的研究现状与发展趋势

1.2.1 颗粒级配的研究现状

1.2.2 颗粒级配研究的发展趋势

2 单级配模型

对于尺寸单一的球形颗粒，堆积的形式有如下三种，一种是完全随机的堆积，这 种情况只在理论上成立，因为在重力影响下颗粒都有一种择优的趋势，不会是完全随 机的。第二种是十分有序的堆积，如晶体中粒子的堆积；宏观现象中，十分有序和随 机无序的堆积部是极少的，只有理论上的意义；第三种是任意堆积（haphazard packing)， 在重力场中堆积随机。[15]借助于晶体中粒子的堆积建立的规则堆积的模型，给出了简 单立方堆积&球松堆积、六方最密堆积、体心立方堆积、面心立方堆积四种模型，得 到了理想均一的球形颗粒规则堆积时最大空隙率为 47.64%，最小空隙率为 25.95%。 理想均一的球形颗粒规则堆积空隙率计算是建立后序各模型的理论基础。等大球形颗 粒规则堆积时，似晶体结构般有序，是有周期的，这种情况是很罕见。完全随机的堆 积也是罕见的，这就需要提出理想均一的球形颗粒任意堆积模型，此模型的研究借助 了晶体学上的布拉维格子及对应的缺席格子，证明了任意堆积最紧密时空间利用率是

64 %多左右。

2.1  理想均一球形颗粒规则堆积

金属晶体有“简单立方堆积&球松堆积、六方最紧密堆积、体心立方堆积、面心 立方堆积”这四种堆积模型，各模型的空隙率分别计算如下。（其中六方最密堆积和 面心立方堆积都是最密堆积，空间利用率高，空隙率最小，为 25.95%。）[16]论文网

空间利用率是“指构成体系的固体颗粒在整个体系堆积空间中所占有的体积百分 数” 。

空间利用率= 球体积

晶胞体积

100% (2-1)

表 2. 1 晶体四种模型空隙率表

堆积形式 空隙率 %