固体推进剂推进及毁伤技术研究进展①

聂鑫垚，孔军利，陶 俊,2，石先锐,2

(1.辽宁庆阳特种化工有限公司，辽阳 111000；2. 西安近代化学研究所，西安 710000)

0 引言

传统意义上的固体推进剂是为导弹提供动力的复合含能材料。随着军事科学的进步、现代战争的发展需求，新型战略战术目标对导弹的功能、性能提出了新的要求。一般来说，发动机内的固体推进剂可以在较短的时间内实现完全燃烧。但是，当使用便携式防空导弹等小型导弹攻击低空目标时，导弹到达目标后，发动机内一般还存在固体推进剂未燃尽的残余装药。此时，若可控起爆发动机内未燃烧的余药，则可达到提高导弹毁伤效果的目的。典型应用实例是装备了剩余推进剂起爆装置的SA-18便携式防空导弹，以及其改型型号“针-S”等。

随着发动机发展对固体推进剂技术提出的新要求，例如多级发动机、冲压发动机、推力可控发动机、二次点火等技术的应用，使得采用这类技术的导弹，也容易存在因战略战术目标改变而导致的固体推进剂燃烧不完全的现象。固体推进剂推进与毁伤一体化技术的内涵是：根据具体的战术需要，通过可控起爆发动机内未燃烧的余药，以达到充分发挥导弹毁伤效果、拓宽战略战术用途的目的。实现固体推进剂推进与毁伤一体化技术，对于加快国内武器装备现代化，加速战略性前沿性颠覆技术发展具有重大意义。此外，充分的利用发动内未燃烧的余药更有着高效利用高附加值资源、降本增效的意义，符合建设资源节约型、环境友好型社会的国家战略目标。目前，国内外对于固体推进剂推进与毁伤一体化技术的研究和应用的报道较少。

本文以固体推进剂推进与毁伤一体化为目的，基于固体推进剂点火后的反应增长过程，推论出燃烧与爆轰可控转换是突破固体推进剂推进与毁伤功能一体化的关键技术；能量性能是决定推进毁伤性能的关键因素。同时，梳理了相应的支撑技术，并对其进行了综述及展望。最后，对推进与毁伤一体化的技术途径提出了设想。

1 固体推进剂点火后的反应增长过程

固体推进剂通常贮存于火箭或导弹的发动机内，其自身包含了燃烧所必须的氧化剂和还原剂，在无需外界供氧的情况下，由适当的外界能量激发后，即可产生规律性燃烧。

一般情况下，固体推进剂在点火后会进行正常燃烧。固体推进剂燃烧时会迅速生成大量高温燃气，并通过喷管膨胀产生推力，实现化学能到动能的转换，为火箭或导弹提供动力。固体推进剂在点燃后以燃烧方式释放能量，燃速一般为每秒数毫米至数十毫米，燃烧过程沿着燃面的法线方向，以逐层传播的方式由表面向内部发展。此时，燃烧波的发展方向与火药的消失方向相反。

在固体推进剂燃烧的过程中，若发动机内的能量积累持续大于能量释放或发动机受到了外界冲击波，则可能产生异常起爆固体推进剂的现象。固体推进剂在起爆后，以爆轰的形式释放能量，此时形成的爆轰波的传播速度可以达到每秒数千米，爆轰波的发展方向与火药的消失方向一致。

燃烧过程的传播主要是通过热传导、热辐射和燃气气体扩散的形式，而爆轰过程的传播则是通过沿着装药的爆轰波对火炸药冲击压缩的方式。研究表明，在燃烧过程转为爆轰过程之前，需要形成冲击波才能完成燃烧转爆轰(Deflagration-to-Detonation Transition, DDT)的过程，这种冲击波可以由固体推进剂的不正常燃烧引发，也可以由起爆引发。

DDT是固体推进剂由燃烧状态转变的关键点，同时也是固体推进剂由推进功能转换为毁伤功能的科学问题。因此，固体推进剂在燃烧时可控向爆轰状态转换是实现推进与毁伤一体化的关键技术，但目前尚无固体推进剂在燃烧时可控引发DDT的相关研究报道。

2 固体推进剂燃烧与爆轰可控转换及其支撑技术

2.1 燃烧与爆轰可控转换

固体推进剂余药的可控起爆本质上是固体推进剂从燃烧可控转为爆轰的过程，即能量的可控释放。从能量释放的角度来说，DDT的过程即为燃烧和爆轰两种能量释放形式的转换点，两种形式的能量释放速度差异较大。燃烧性能(燃速、燃速压力指数、燃速温度系数、压力温度系数)是衡量能量释放速度的重要指标。因此，研究固体推进剂燃烧性能的影响因素，可实现对固体推进剂点火后反应增长过程的设计。然后，通过反应增长过程中的特性，探索燃烧过程中起爆的阈值条件，进而提出燃烧与爆轰可控转换的机理和控制方法，达到实现固体推进剂在正常燃烧过程中可控转换为爆轰过程的目的。进而开展燃烧与爆轰过程匹配的研究，为复合含能材料设计方法的优化提供理论支撑。图1为燃烧爆轰可控转换机理的研究思路。

2.2 燃烧转爆轰研究进展及展望

固体推进剂燃烧转爆轰的本质为外界能量输入达到了引发其爆轰燃烧的阈值。传统观点认为，当含能材料的大部分或局部受到某种刺激而产生了高温，则会引发爆炸的现象；或者当生热速率持续超过热损失速率时，含能材料中某局部的热点会随着热量不断地积累、传播，然后导致爆轰。但以上观点并不完全准确，研究表明，即使能量输入不足以使炸药加热到爆燃温度，仍会出现爆炸现象。影响含能材料DDT过程的主要因素包括固体推进剂组分的组成(能量特性)、固体推进剂的燃烧特性、力学性能和生产工艺等。

火炸药的DDT是一个极为复杂的过程，且其现象存在随机性。因此，对DDT的诱发机理目前尚有争议。关于固体推进剂的DDT过程，主流观点认为存在两种机理：一种是在燃烧的过程中形成了爆炸性粉末的堵塞物(又称为“塞子(plug)” )，该粉末被后生成的高压燃气压缩。此时，粉末压缩物相当于活塞，大量热燃气无法穿过颗粒床层而形成压缩性燃烧，并产生压缩波，压缩波对之前反应的物料形成冲击，进而发生爆轰的现象(见图2)。另一种是爆炸性粉末的密度低于某个临界值，燃烧过程中的燃气可以通过颗粒床层，燃烧性质即为非压缩性燃烧，最后会形成长圆柱型的燃烧通道。

图1 燃烧爆轰可控转换机理和复合含能材料设计方法的研究思路

图2 燃烧转爆轰的过程原理图[17]

在DDT过程的数值模拟计算方面，一些学者相继提出了基于不同维度的物理模型。BAER等提出了一种两相混合的理论，通过线性法得到了堆积密度为70%、长10 cm、平均晶粒为100 μm的奥克托金(HMX)药柱DDT过程的数值模型，计算了炸药粒径和孔隙率对DDT过程的影响。基于CTH软件中三维震动波的物理模型，BAER 等建立了非平衡连续体混合含能材料的多维DDT的数值模型，该模型描述了过程中材料压缩与其运动速率的关系，以及界面间质量、动量、能量的交换。STEWART等简化了两相混合理论，采用单相状态变量理论建立了多孔含能材料(由HMX制备)DDT的数值模型，该模型可预测DDT实验中观察到的高密度“塞子”。同时，数值模拟了冲击转爆轰转变的过程。近期，Energies报道了López-Munoz 等基于黎曼近似解、总变量递减原理构建出的固体推进剂DDT模型，该模型预测的结果与文献中报道的数据吻合性较好，可有效评估爆轰过程在早阶段的瞬态燃烧过程。上述对DDT数值模拟的研究为DDT可控过程的数值模拟和建模提供了有效依据。

虽然各国学者对含能材料DDT过程的机制机理进行了大量的研究，但所形成的理论不足以支撑高能固体推进剂燃烧可控转爆轰的过程。目前，对高能固体推进剂DDT过程的研究仍然以评价固体推进剂的安全性、稳定性为目的，研究内容以DDT引发条件的研究为主，DDT的表征方法缺乏对过程参数的评价(如转爆轰后的爆压、爆速)。未来应着重开展：(1)反应增长过程评价方法研究，支撑固体推进剂点火后反应增长特性的研究；(2)点火后反应增长特性及起爆阈值研究，揭示反应增长过程的规律以及燃烧转爆轰的诱发阈值；(3)燃烧与爆轰的过程匹配研究，用于作为推进与毁伤效果最优化的理论基础和设计依据。

2.3 燃烧性能控制研究进展及展望

燃烧可控转爆轰过程本质上是能量的可控释放，具体体现为固体推进剂燃烧性能的可控调节。固体推进剂燃烧性能受诸多因素影响，包括固体推进剂的组成、各组分的状态(非均相界面的性质、粒度、晶态)、药型、堆积密度、力学性能。固体推进剂的燃烧性能的评价是围绕各个因素(压力、初始温度)对燃速的影响展开的，其中最重要的影响因素是燃烧压力。从固体推进剂燃烧性能的角度来说，其燃烧转爆轰主要是由于火焰区的气体无法快速排出，造成燃烧压力不断增高，进而引起燃烧速度加，最终导致了固体推进剂的爆轰燃烧。

压力指数可控是通过燃烧性能可控控制燃烧转爆轰过程的重要手段。燃速压力指数是用于描述燃烧压力与燃速之间关系的燃烧性能指标，其与燃烧转爆轰过程的关系最为密切。理论计算表明，当压力指数>1时，若偶然因素使燃气的生成速率大于燃气的流出速率，则会造成因燃烧室压力过大而导致爆炸。一些实验结果表明，当>0.6时，固体推进剂即非常容易实现燃烧到爆轰的转换。

常用的调节固体推进剂燃烧性能的方法主要包括含能组分的调节、含能材料晶体结构设计、添加燃烧催化剂、药型设计等。通过优化含能组分的组成会改变含能材料热分解的特性，进而可以调节复合含能材料的燃烧性能。WEISER等考察了采用CL-20替代HMX作为氧化剂时对NEPE推进剂燃烧性能的影响。结果表明，当CL-20取代70%质量分数的HMX后，在7 MPa下的燃速由7.5 mm/s提升至15 mm/s，而压强指数由0.74降低至0.58，大幅度地改善了推进剂的燃烧性能。WU等发现，与单独使用CL-20或HMX相比，采用CL-20/HMX共晶物作为氧化剂后，改性双基推进剂压力指数显著降低，燃烧过程更为稳定。

含能材料在处于不同晶型条件下具有不同的热分解、燃烧特性。QU等研究了纳米SnO晶体暴露面积((2 2 1)面，见图3)对RDX分解、热催化活性的影响。密度泛函理论计算表明，RDX在SnO的(2 2 1)面上具有更低的分解活化能，有利于NO的吸附和扩散过程以及活性氧的生成，活性氧可以在RDX催化分解的过程中使HCHO的氧化反应更加彻底，进而使推进剂在较宽的压力范围内获得更稳定的燃速。KIM等的研究发现，在热解的过程中，二硝酰胺胍(GDN)的β晶型释放的热能是α晶型的2.5倍。

图3 HCHO和NO2在SnO2 (1 1 0)面和(2 2 1) 面上的吸附和反应路径[36]

通过添加少量的燃烧催化剂(内弹道改良剂)，可以改变固体推进剂工作过程中各组分热分解、燃烧的历程，从而达到改变推进剂燃烧性能的目的。过渡金属氧化物是最常用的燃烧催化剂。例如，氧化铁(FeO)、氧化铜(CuO)和亚铬酸铜(CuO·CrO)等。PANG等报道了一种新型硼氢酸铁作为燃烧催化剂的研究，可以显著改善复合推进剂的燃烧性能。近年来，研究人员围绕燃烧催化剂的尺度效应和新型制备工艺方面展开了研究。FUENTE考察了微米级的介孔氧化铜对复合推进剂燃烧性能的影响。研究结果表明，与无孔氧化铜相比，介孔氧化铜具有更大的比表面积，可以大幅度提高制备出推进剂的燃速(7 MPa，22 m/s)、降低压力指数(由0.55降至0.4)。纳米材料由于其特殊的表面性质、巨大的比表面积和更低的扩散间隙，从而可以提升反应速率、缩短点火延迟，有效地提高推进剂的燃速。LUMAN等在复合推进剂中加入超细硼和纳米铝作为燃烧催化剂，发现只有当推进剂中含有正氧平衡的氧化剂时，纳米级铝才能够有效地提高推进剂的燃速。

推进剂药柱的几何形状是影响燃烧性能的重要因素。MEHDI等制备了圆形和两种不同大小的七角星的药柱，组合成了四种发动机。结果表明，STAR-CP(见图4)的燃烧性能最为稳定，特别是对于含有金属燃料或催化剂配方的推进剂来说。PUESKUELCUE和ULAS使用具有不同三维几何形状的推进剂药柱(见图5(a) )进行了小型发动机的实验，实验中的压力-时间曲线结果表明，可以通过改变尾部药柱的几何参数来获得不同的助推力和维持剖面，以满足不同飞行任务的需求。他们还采用预定的燃耗间隔对推进剂药柱进行实体建模，对于每个燃烧步骤调整参数重新建模，得到了燃烧过程中药柱的几何面积变化(见图5(b) )，利用这些数据和内弹道的几何参数，获得了固体推进剂火箭发动机在压力方面的性能。

图4 发动机中的装药型状[43]

(a) Grain configurations of solid propellant

(b) Solid model of several burn steps

目前，大多数关于固体推进剂燃烧性能调节的研究，一方面是为了获得更为稳定的燃烧性能，即尽可能地在较宽的燃烧压力范围内获得更稳定的燃烧速度(更低的压力燃速指数)；另一方面是围绕燃烧速度可控，开展高、低燃速配方的研究。为了实现基于燃烧性能控制的燃烧爆轰可控转换，未来应围绕固体推进剂燃烧性能的影响因素，开展以下工作：(1)化学组成、微观结构、药型、包覆层等对点火后反应增长特性参数的影响研究，构建复合含能材料的设计参数与点火后反应增长特性之间的构效关系；(2)引发DDT的影响因素研究，揭示复合含能材料正常燃烧过程中诱发DDT的阈值；(3)可转爆轰的复合含能材料设计研究，基于含能材料设计参数与反应特性及燃烧过程中诱发DDT的阈值之间的影响关系，以燃烧与爆轰的过程匹配设计为依据，建立可爆轰的复合含能材料的设计方法。

3 固体推进剂推进及毁伤性能及其支撑技术

3.1 固体推进剂的推进及毁伤性能

对于具有固体推进剂的推进毁伤一体化技术的导弹来说，在其性能评价方面，不仅需要评价导弹的传统性能，即推进、毁伤综合性能，还需要评价其可控起爆推进剂余药的性能。

固体推进剂能量性能的定义为固体推进剂的单位体积能量或单位质量能量，由固体推进剂各组分的组成及制备工艺决定。固体推进剂的能量水平的高低影响着导弹的推进续航能力以及其起爆后的毁伤效果。因此，固体推进剂的能量性能控制技术是推进及毁伤效果理论计算的重要设计依据。

3.2 能量性能控制研究进展及展望

固体推进剂的组分组成，主要包含了燃烧或爆炸过程中所必须的氧化剂和还原剂(燃料) 。因此，氧化剂和燃料的高能化是提高固体推进剂能量性能的重要手段。为了满足推进剂的力学性能和能量水平，固体推进剂已经从以硝化纤维素和硝化甘油为主的双基推进剂逐步发展为具有更好力学性能和能量水平的复合固体推进剂、改性双基推进剂(包括NEPE推进剂)。

新型含能材料可有效地提高固体推进剂的能量性能、燃烧性能。近年来，国内外学者围绕三代含能材料在固体推进剂中的应用展开了大量的研究。NAIR等分别采用CL-20和黑索金(RDX)制备出了改性双基推进剂。实验结果表明，CL-20可以显著提高推进剂的能量性能和燃烧性能。但是，与二代含能材料相比，CL-20的加入会大幅度提高推进剂的感度。WU 等采用CL-20/HMX共晶的方式，在保证改性推进剂性能的同时降低了感度。OLIVERIA等报道了一种乳液结晶的方法，制备出了HTPB作为微胶囊壳体包裹ADN壳核球形材料，提高了ADN在HTPB推进剂中的化学相容性，并降低了感度。XIE等通过理论计算、燃烧和感度测试，开展了在NEPE推进剂中采用FOX-7替代HMX的研究。实验结果表明，加入FOX-7以后，可以在小幅度降低能量性能的前提下，显著降低推进剂的摩擦感度和撞击感度。此外，FOX-7与CL-20共用也可以显著提高复合含能材料的感度性能。DU等研究发现，硝基甲酸盐可以明显降低推进剂的特征信号，且具有较高的比冲(265 s)。徐星星等在制备HTPB推进剂的过程中采用AlH替代Al作为燃料，考察了推进剂中AlH、Al相对含量对推进剂性能的影响，配方优化后的推进剂比冲可达280 s。随着三代、四代含能材料及金属氢化物在固体推进剂中的应用技术逐渐成熟，复合固体推进剂和改性双基推进剂的能量性能会进一步提高。

为了进一步提高复合含能材料的能量性能和安全性能，研究人员近年开展了大量有关新型高能材料的研发，主要方向包括富氮全氮材料的合成、高能炸药的结晶和共晶技术、纳米含能材料、亚稳态复合材料、高能聚合物。但受制备工艺不成熟、材料感度较大、制造成本偏高等限制，目前还未见上述新材料在固体推进剂中的相关应用报道。未来，若这些新型高能材料在固体中实现应用，则有希望使固体推进剂能量性能跃升至新的台阶。

目前，对于固体推进剂的能量特性的表征，仍然以用于描述固体推进剂燃烧时提供动能的能力为主，如爆热、比冲，而有关固体推进剂能量水平与起爆后毁伤效果之间关系的研究较少，无法支撑通过能量性能控制设计导弹的推进毁伤综合性能。未来还应该研究：(1)新型高能材料在固体推进剂中的应用研究，以提高推进及毁伤的综合性能；(2)含能组分对起爆阈值的影响研究，建立含能组分与起爆性能之间的影响关系；(3)固体推进剂能量性能、余药量对起爆后毁伤效果影响研究，为复合含能材料设计提供科学的实践依据。

4 固体推进剂推进与毁伤一体化技术途径设想

4.1 起爆技术及起爆材料

在固体推进剂正常燃烧为导弹提供动能的过程中，若掌握由正常燃烧过程变为爆轰过程的可控转换机理和对应的刺激条件阈值，则通过可控起爆技术实现推进与毁伤一体化的目的。

在固体推进剂起爆毁伤研究的方面，于川等采用电雷管和太安传爆的方式起爆了聚醚复合固体推进剂，板痕试验中固体推进剂的 TNT当量系数为0.48；爆炸冲击波超压测试得到固体推进剂的 TNT当量系数可达到1.568。王宁等制备了四种固体推进剂，模拟了固体推进剂余药存在下对战斗部毁伤效果的研究。实验结果表明，0.6 kg固体推进剂对1 kg的PBXN炸药的超压TNT当量和冲量TNT当量分别贡献了18.7%和19.7%。上述研究成果证明，起爆未燃烧的固体推进剂余药可以有效提高导弹的毁伤性能。然而，目前有限的研究只关注了固体推进剂的爆炸毁伤效果和对战斗部毁伤效果的增益，而并未见燃烧爆轰可控转换或推进剂燃烧过程中的可控起爆研究的相关报道。

在起爆技术方面，爆炸桥丝雷管技术具有安全性高、起爆时间重复性好的特点，但是其引爆不敏感炸药时所需要的能量较高；半导体桥起爆技术拥有较高的可靠性和安全性，同时只需要很少的能量，即可点燃炸药；激光起爆技术可以通过可见、红外激光远程起爆，避免了使用导爆索、引爆线，起爆过程不受电磁、温度、压力的干扰。此外，激光起爆技术还可以高效地实现炸药的燃烧转爆轰。

在新型起爆材料方面，DOLGOBORODOV等报道了一种采用机械活化高能材料方法制备的由纳米硅与固体氧化剂(AP)的复合材料，这种材料与Al共混制备成的含能材料具有较高的爆热(可达8.5 kJ/g)和快速的燃烧转爆轰的能力，具有应用于起爆装置的前景。DAI等采用电喷雾沉积法，将采用碳纳米管作为粘结剂制备出的Al/CuO纳米铝热剂负载到半导体桥中，这种材料具有优异的能量输出(热量释放比随机混合制备出的铝热剂高出448.6 J/g)，并具有快速引发和高燃烧温度的特点(点火延迟低于2.8 μs，燃温可达4636 ℃)。此外，近年来新兴的兼具高能量低感度特征的含能金属有机骨架材料(Energetic Metal-Organic Framewoks) ，在近激光起爆领域也展现出了应用价值和发展潜力。WANG等首次采用硫酸代铜团簇(Cubpy，见图6)组装材料作为前驱体，制备出了铜叠氮化物-杂原子掺杂的多孔化合物(CA-HPCH，见图7)，与普通的叠氮化铜相比，这种新材料具有更优异的点火能力(>60 cm)和更低的静电感度(=1.1 mJ)，制备出的微起爆装置具有较短的点火时间(7 μs)和较低的点火能量输入(0.106 mJ)。

但现有的起爆技术及新材料研究的应用范围主要针对于炸药领域，能否成功起爆固体推进剂需要进一步研究。此外，当推进剂或炸药受到冲击波等外界刺激时也会发生爆炸的现象。应该进一步研究外界刺激条件诱发推进剂或炸药殉爆机理机制，为战斗部起爆诱发发动机殉爆或含余药的发动机起爆诱发战斗部殉爆的过程设计作为重要支撑。

图6 Cu12分子簇和Cu12bpy晶体结构中的通道型骨架[77]

图7 Cu12bpy作为前驱体合成CA-HPCH的原理图[77]

未来应该围绕固体推进剂燃烧爆轰可控转换的机理及燃烧过程中向爆轰转换的诱发阈值开展可控起爆技术的研究，着重开展以下方面工作：(1)起爆原理及起爆阈值研究，揭示诱发固体推进剂起爆的原理和方法，并掌握对应方法的起爆条件阈值；(2)新型可控起爆技术研究，掌握起爆方法的可控手段，并设计可控起爆的过程；(3)新型起爆材料研究，提高起爆的可靠性、缩短点火延迟。

4.2 发动机-战斗部一体化

发动机是为导弹提供动力的单元，发动机的壳体主要为固体推进剂的贮存、燃烧提供场所。传统的发动机壳体在设计时主要考虑本身需要的强度、刚度，以及其承受燃烧过程所产生的高温、高压和其他机械荷载的能力。而战斗部除了作为炸药的载体外，在起爆后还要充当毁伤元，例如爆炸形成侵彻体战斗部、含能破片战斗部、LEFP战斗部等。目前，暂无有关发动机-战斗部一体化弹体结构及一体化装药的相关报道。

发动机战斗部一体化设想主要分为两个层面：第一层面从装药技术上，实现推进剂、炸药一体化装药，当导弹推进至预定目标时，起爆弹体内剩余的一体化装药，进而实现推进与毁伤一体化的技术；另一层面是从弹体结构上，对发动机和战斗部在结构上进行一体化贯通设计，以满足装药一体化需求，传统导弹结构和发动机-战斗部一体化结构设想见图8。未来在发动机-战斗部一体化研究中，应着重开展以下工作：(1)推进与毁伤功能一体化的功能性复合含能材料研究，开发在正常燃烧条件下具备可控转爆轰能力的复合含能材料的设计方法及制备工艺；(2)装药一体化研究，提高装药密度，进而提升推进与毁伤的综合性能及可控起爆的可靠性；(3)发动机-战斗部一体化设计，开展传统的性能与毁伤性能耦合的相关研究，通过对壳体创新设计，赋予其同时具有发动机和战斗部的特征，即保证壳体能够承载推进剂燃烧过程中载荷的同时，能够充当固体推进剂起爆后的毁伤元的能力，达到毁伤效果最大化的目的。

(a) Traditional missile structure

(b) The integration structure of rocket motor and warhead

5 结论和展望

固体推进剂的推进与毁伤一体化技术，对于拓宽导弹战略战术具有重大的意义。其中，燃烧与爆轰可控转换是实现该技术背后的重要科学原理。开展固体推进剂点火后的反应增长过程特性及燃烧过程中起爆阈值研究，是揭示燃烧与爆轰可控转换机理的关键所在。进而，基于燃烧爆轰可控转换机理和燃烧性能控制，可得到可转爆轰的复合含能材料的设计方法。此外，更高的能量水平也有利于提升固体推进剂推进及毁伤的综合性能。最后，提出了以可控起爆或发动机-战斗部一体化为技术途径，实现固体推进剂推进与毁伤一体化的设想。

未来工作首先应围绕固体推进剂点火后的反应增长特性，开展燃烧爆轰可控转换的机理研究，并围绕反应增长过程中对燃烧性能和能量性能的需求，构建材料的设计参数与DDT之间的构效关系；进一步开展燃烧与爆轰的过程匹配研究，形成可转爆轰的复合含能材料的设计方法。基于复合含能材料正常燃烧向爆轰转换的过程特性，开展起爆原理的研究，形成可控起爆的控制方法，以达到推进与毁伤一体化的目的；以推进毁伤功能一体化的复合含能材料为基础，以发动机-战斗部装药一体化和结构一体化为技术途径，实现复合含能材料的推进与毁伤一体化。