当前GAP/HMX类推进剂在应用过程中燃速被大幅降低以适应当前战略导弹长工作时间需求,这导致了GAP/HMX推进剂在燃烧过程中产生了大量未完全燃烧的Al凝团沉积在燃烧室或喷管处,造成了推进剂能量损失、喷管烧蚀等一系列问题。针对于低燃速GAP/HMX推进剂中Al粉燃烧团聚行为与改善方法目前尚未有系统性研究。为进一步改善低燃速下GAP/HMX高能推进剂金属燃料燃烧效率与能量水平,探索提高Al粉燃烧效率的有效改性途径,本研究通过基于机器学习模型的燃烧效率预测、真空定容爆热测试、残渣分析、端燃Φ75发动机试车等手段系统研究了Al粉含量、铝基金属合金改性、含氟聚合物改性对低燃速GAP/HMX推进剂金属燃料燃烧效率的影响规律,通过高速燃烧摄影、熄火表面分析研究了低燃速GAP/HMX推进剂Al粉的团聚机制,建立了基于机器学习方法的燃烧效率与能量水平预测模型,探索出了有效的改善燃烧效率的Al粉改性方法。采用机器学习模型对推进剂能量释放效率进行预测,精度最高可达97.7%,结果表明,Al粉对推进剂能量水平影响重要性占比达37.1%;在Al粉含量较低（＜5 wt%）时,Al粉含量推进剂能量释放效率基本没有影响;在少铝推进剂配方中（5 wt%＜Al＜11wt%）,推进剂能量释放效率随Al含量增加线性下降;在多铝推进剂配方中（11wt%＜Al＜20 wt%）,推进剂能量释放效率呈指数形式下降。通过释能效率趋势分析,理想状态下通过Al粉改性手段可将推进剂释能效率提升至95.5%以上。实验采用多种铝基金属合金替代Al粉加入推进剂体系,结果表明,高活性、易点火的合金对推进剂燃烧效率有显著提升作用,Al-Li、Al-Mg合金配方推进剂可使发动机残渣D50同比下降38.1%、64.7%,残渣活性铝分别下降2.32%、1.17%,喷射效率分别提升2.46%、2.14%。对比通过不同含量的含氟聚合物对Al粉进行包覆处理、替代粘合剂体系组分,结果表明5%氟含量包覆Al粉和2%含氟粘合剂为最佳使用量,含氟聚合物的加入可使Al粉表面Al2O3层破裂,提升推进剂Al粉燃烧效率。实验通过复合改性手段探究了合金材料、包覆Al粉同含氟粘合剂共同作用下推进剂的燃烧效率。结果表明,复合改性手段可叠加两种材料对推进剂燃烧效率的改善效果,其中5%F@Al+2%氟碳粘合剂配方燃烧效率最高,发动机残渣D50同比下降87.6%,残渣活性铝下降1.86%,喷射效率提升2.20%,发动机特征速度上升18%。BSFΦ165验证结果显示,复合改性配方可使推进剂实测比冲提高1.86 s,比冲效率提高约1.5%。高速燃烧摄影表明,推进剂中Al粉燃烧过程可简要总结为“熔融→一次团聚（熔联团聚、剥离团聚）→点火→脱离燃面→二次团聚→气相燃烧”。其中,控制在推进剂燃面发生的一次团聚是提升推进剂Al粉燃烧效率的最佳手段。高活性金属合金具有的微爆炸现象可破坏大尺寸凝聚相产物,较低的点火温度可先于Al粉点火,促进Al粉进入气相燃烧。含氟聚合物在Al粉燃烧过程中与Al、Al2O3反应生成Al F3,疏松结构Al F3的生成抑制了Al凝团之间的熔联成桥,且在Al F3升华后Al凝团内外的较大压力梯度使凝团破裂,促进了Al粉与氧化气氛的接触。因此,铝基合金燃料和含氟聚合物改性均可有效提升推进剂Al粉的燃烧效率。