火薬類は火薬・爆薬・火工品の３つに分類されています。

先ほど説明したように、推進薬は高速で燃焼して、短時間に大量の高温燃焼ガスを放出できれば、飛翔体を高速で飛行させることができます。現在コンポジット推進薬の酸化剤として、過塩素酸アンモニウム(AP)が最も広く使用されています。AP系コンポジット推進薬の燃焼速度は、そのAPの平均粒子径が小さくなるほど増加します。しかし、AP粒子の特性上、一般的に使用されている粉砕では微粒子は調製できません。凍結乾燥法や噴霧乾燥法によって、微粒なAP(図2)を調製しました。

また、晶癖変化させたAPを調製(図3)しました。晶癖変化したAPのほとんどは樹枝状の粒子形状をしていましたが、立方体の粒子も調製できました。これらのAPを用いることによって、高燃焼速度の推進薬を製造できました。

AP系コンポジット推進薬の高性能化のために、その燃焼機構についての研究が行われています。しかし、未だに詳細なデータが整っていないのが現状です。熱分析や高圧下での燃焼実験等を行って、実験データの収集・解析をしています。
　図4は大気中で燃焼させた推進薬の写真です。推進薬の燃焼形態は、酸化剤の粒子径によって異なります。3μmの微粒なAPと100μmの粗粒なAPを用いて製造した推進薬を燃焼し、その燃焼を強制的に中断させ、電子顕微鏡で燃焼表面を観察しすることによって、燃焼形態を調べています。図5は、中断燃焼させた燃焼表面の写真です。燃焼圧力やAP粒子径の差によって、燃焼表面の状態が異なっていることがわかります。

環境に優しいコンポジット推進薬の酸化剤として、硝酸アンモニウム(AN)が注目されていますが、未だ実用化できないのが現状です。その理由として、常温付近に結晶転移点があること、また燃焼速度が遅いこと等があります。AN系推進薬の燃焼特性に関する基礎的な実験を行い、その結果に基づいて、AN系推進薬の高燃焼速度化に関する研究を行っています。

推進薬バインダーとして、多くの高分子化合物が研究され、機械的特性に優れた末端水酸基ポリブタジエンが最も広く使用されています。現在、推進薬の高性能化のためにバインダーの高エネルギー化に関する研究が行われています。高エネルギーを持つ高分子化合物として、アジド基を持つアジ化ポリマーが注目されています。

バインダーの高性能化には、高エネルギー化だけでなく、機械的特性の改善も必要です。さまざまな視点から、バインダーの高性能化に関する試みを行っています。