新一代高能固体推进剂的能量分析

根据最小自由能方法,计算分析了叠氮基含能预聚物和高能高密度氧化剂对AP/R-DX/Al/HTPB复合固体推进剂能量特性的影响。GAP、AMMO和BAMO的氮平衡值优于HTP-B,含有叠氮基含能预聚物的复合固体推进剂,其标准理论比冲(I°ss)出现最大值时所对应的RDX含量相应地升高。无论是HTPB,还是GAP、AMMO和BAMO,标准理论比冲和燃温(T_c)在Al含量为18％时都有极大值出现,燃气平均分子量(M(则随着Al含量的增加而增加。减少GAP配方中的AP含量,代之以硝酸酯增塑剂,可显著提高I°ss,与RDX相比,采用高能高密度氧化剂HMX,HHTD和ONC的复合推进剂的最大优势是密度的提高,从而显著地改善了密度比冲。与NEPE高能固体推进剂相比,GAP推进剂在相同的粘合剂体积分数下,标准理论比冲可提高24.5～34.3N·s/kg。而在相同能量特性的情况下,推进剂的粘合剂的体积分数可提高50～65％。因此,叠氮基含能预聚物和高能高密度氧化剂的使用,将代替下一代高能固体推进剂的发展方向。     

提高水反应金属燃料能量性能的理论分析

采用最小自由能热力计算方法,计算了不同配方水反应金属燃料的能量性能,分析了粘合剂、氧化剂、高能添加剂、金属的种类及含量对燃料能量性能的影响。计算结果表明:镁基水反应金属燃料的基础上,添加含能粘合剂(聚叠氮缩水甘油醚(PGAP)、聚3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(PAMMO)、聚二叠氮甲基氧丁环与四氢呋喃共聚物(PBAMO-THF))、高能金属添加剂(Al和Mg-Al合金)及增加金属含量均有利于提高燃料的燃温和理论比冲;氧化剂和高能添加剂的种类、氧粘比(氧化剂与粘合剂质量比)对燃料的燃温和理论比冲影响不明显。采用PBAMO-THF,Al分别取代端羟基聚丁二烯(HTPB)和Mg,金属含量由70%提高到80%时,燃料的理论比冲(水燃比φ=3)由4550.5 N.s/kg提高到5451.0N.s/kg。     

论提高固体推进剂比冲的途径

本文阐明固体推进剂的能量,用比冲表示,单位为公斤·秒/公斤。它与化学反应的能量,用反应热表示,单位为千卡/克分子,不能等同。目前,国内外用有效氧含量多少,把固体推进剂用的氧化剂,粘合剂,固化剂和增塑剂等组分划分为高能,中能或低能,是不符合比冲定义的;并把比冲和反应热两个概念等同起来,也是有问题的。 如何提高固体推进剂的比冲,本文从基本理论出发,较详细地分析了影响比冲的五个因素,并对化学推进剂工作者和发动机设计工作者分别提出了提高比冲的具体途径和一些设想。其中有些设想已经实现,有些尚待进一步验证。     

高能推进剂燃烧效率研究和实测比冲预估

采用燃烧残渣中活性铝含量分析、真空爆热和发动机试验等方法，研究了高能推进剂中主要组分对推进剂燃烧效率的影响。研究结果表明：增塑剂的种类和含量是影响效率的主要因素，AP的含量及固体组分的粒度级配也有明显影响；BSF－φ315发动机试车结果证明高能推进剂的的实测比冲效率大于0．94。采用软件计算发动机的实测比中，可预估高能推进剂配方在不同压强及燃速条件下标准试验发动机（BSF－φ165和BSF－φ315）试车的实测比冲值。     

典型贫氧推进剂固体火箭冲压发动机性能

建立了基于热力计算的固体火箭冲压发动机性能计算模型,针对三类典型贫氧推进剂开展了固体火箭冲压发动机性能分析及变化规律研究。研究结果表明：相同高度和来流马赫数下,随着余气系数的增加,进气道裕度增加,推力系数减小,比冲先增加后减小。相同高度和余气系数下,随着来流马赫数的增加,进气道裕度增加,推力系数减小,比冲减小。相同来流马赫数和余气系数下,进气道裕度、推力系数、比冲随高度的变化不明显。空气总温对特征速度及发动机性能有较明显影响,是性能分析时不可忽略的因素。与碳氢贫氧推进剂、铝镁贫氧推进剂相比,含硼贫氧推进剂当量空燃比适中,比冲较高,推进剂密度大,在工程应用上更具优势。     

硝胺复合推进剂燃烧性能

在硝胺/高氯酸铵复合推进剂系统中,关于硝胺对比冲和燃速性能的影响,进行了实验研究。试验所用的推进剂组分包括环三甲撑三硝胺(RDX),环四甲撑四硝胺(HMX),高氯酸铵(AP),铝粉(Al和粘合剂。硝胺/AP推进剂的比冲主要取决于所有组分的配合。RDX虽可略增比冲,然而却降低燃烧产物的温度。硝胺/AP推进剂的燃速主要由AP含量和颗粒度大小所控制,也取决于所用粘合剂的类型。燃速随着AP含量的增加和颗粒度的减小而增大。RDX和HMX的化学元素虽然相同,然而含RDX推进剂的燃速大于含HMX推进剂的燃速。这种差异也可在相同AP含量和相同颗粒度的RDX/AP和HMX/AP推进剂中找到。     

含高能氧化剂(FBN)的推进剂能量特性计算研究

简介了1,4-二氟-1,1,4,4-四硝基丁二醇二硝酸酯[2,3](FBN)的理化性能,并根据最小自由能原理,编写了计算机程序,对含FBN复合固体推进剂进行能量特性计算,着重研究了HTPB、FBN、高氯酸铵、铝粉和奥克托今等组分含量变化对推进剂能量特性的影响,得出了一些规律,并从结果可以看出,FBN部分取代高氯酸铵后推进剂比冲可提高98N·s/kg以上,最高比冲可达2850N·s/kg。由此可见,FBN是一种较好的高能有机氧化剂,应引起有关研究单位的重视。     

硝酸酯增塑聚醚高能推进剂高压燃烧性能研究

实验研究了硝酸酯增塑聚醚高能推进剂高压燃烧性能。通过对PET,PEG和叠氮聚醚三种粘合剂;NG,TEGDN及BTTN三种增塑剂;AP,RDX,Al粉的含量和粒度进行研究,发现推进剂在9～25MPa压强范围内燃速 压强曲线存在拐点,得出了推进剂各主要组成及固体组分的含量和粒度变化时推进剂高压燃烧性能的变化规律:分别以PET,PEG和叠氮聚醚为粘合剂时,推进剂燃速依次升高;含不同增塑剂的推进剂的燃速随增塑剂中硝酸酯基含量的增加而增加;AP含量增加同时RDX含量减小,燃速增大并且压强指数降低;AP粒度减小时,燃速增大,并且超细AP可大幅度增加燃速;Al粒度减小时,燃速先减小后增大,致使推进剂压强指数升高。     

铝镁贫氧推进剂低压可燃极限研究

采用推进剂静态燃速测试和非壅塞式固体火箭冲压发动机实验的方法,研究了铝镁贫氧推进剂配方对其低压可燃极限的影响。研究表明,增加氧化剂的含量、添加燃速催化剂和采用超细金属添加剂,可以拓宽铝镁贫氧推进剂的低压可燃极限,满足非壅塞式固体火箭冲压发动机的基本要求。     

含硼富燃料推进剂燃烧热测试装置的改进

参照GJB770A-97燃烧热测试方法,采用GR3500型氧弹式热量计,实验研究了含硼贫氧推进剂燃烧热测试中存在的问题,数值模拟了氧弹中的温度分布。结果表明:含硼贫氧推进剂燃烧热测试必须解决两个主要问题:①含硼贫氧推进剂燃温高,易造成氧弹部件的烧蚀;②含硼富燃料推进剂燃烧热测试过程中,硼等难燃组分存在不完全燃烧现象。给出了解决上述问题的可行方案,实验后,氧弹部件无烧蚀;燃烧产物的分析表明,含硼贫氧推进剂在改进的氧弹式热量计中能得以完全燃烧。测试结果平行误差为1.992%。     

整体级发动机用含硼BAMO／THF推进剂的探索研究

采用最小自由能法（ｗｈｉｔｅ法），计算研究了增塑剂与粘合剂质量比（Ｐ１、Ｐ０）、固体含量、硼含量、ＨＭＸ含量对用于整体级发动机的含硼ＢＡＭＯ／ＴＨＦ（１：１）推进剂能量的影响。实验研究制得的６５％固体含量的ＢＡＭＯ／ＴＨＦ（１：１）含硼固体推进剂的基础燃速、压强指数较低；φ６５ｍｍ发动机的试车结果表明：实验制得的６５％固体含量的含硼ＢＡＭＯ／ＴＨＦ（１：１）推进剂的比冲效率为８４．４５％。     

喷气推进系统的用能分析

应用工程热力学中技术功的概念和exergy分析的方法，以简单涡轮喷气推进系统为例，用一种新的观点对这类移动的开口系统进行了用能效率的分析。所得到的能流图和exeryy流图能够非常清晰地显示出系统各个部件中能量转化的情况，为部件性能的改进和整个系统效率的提高提供了有用的信息。这种分析方法摆脱了传统的脱离实际的循环分析，能够方便地处理诸如内外函发动机以及火箭发动机等各种复杂循环的系统。exergy分析能够更清楚地显示不可逆损失在各部件中的分配，从而更明确地指示改进的方向。     

高能量特性丁羟推进剂研究

介绍高能量特性丁羟推进剂理论性能、关键技术及解决关键技术的措施，提出研究高能量特性丁羟推进剂是十分必要的，应予以重视。     

整体级发动机用叠氮含硼推进剂研究

为适应整体级发动机强制偏流喷管的需要,研究了(BAMO/THF)/HMX/AP/B叠氮含硼推进剂的工艺性能、力学性能和燃烧性能。结果表明:对营口产硼粉进行包覆、团聚处理,解决了硼粉与推进剂其它组分相容性差和推进剂工艺性能差的问题;使用经处理的硼粉、较高相对分子质量的叠氮粘合剂BAMO/THF(50/50)和高效键合剂,能有效提高含硼推进剂的力学性能,达到:常温最大抗拉强度σm≥0 7MPa,高、中、低温的最大伸长率εm≥40%;推进剂具有较低的燃速压强指数(<0 40)和较宽的燃速可调范围,118发动机演示试验后喷管收敛段和喉部结构保持完好,无凝相产物沉积,且优于HTPB含铝推进剂的结果。叠氮含硼推进剂适合整体级发动机强制偏流喷管的使用。     

稳态等离子体推力器低功率工作模式实验研究

稳态等离子体动力器（SPT）是技术性能和空间适应性良好的电推力器,是小卫星空间动力的理想选择。从实验的角度研究了额定功率为660W的SPT在低于其额定功率下运行,推力器的放电特性、推车特性、推力效率、比冲等性能随推力器工作参数的变化。实验结果表明：660W的SPT推力器在低于其额定功率下工作,具有稳定的放电特性和确定的推力性能,可以将较大尺寸的SPT推力器在低功率模式下运行来替代小尺寸SPT推力器的作用。     

A particle event at 5 AU and 20° southern latitude from measurements with the EPAC instrument on Ulysses

In November 1992, the Ulysses spacecraft observed a multiple solar particle event and a CME event at 5.2 AU and a heliographic latitude of 20° S which were superimposed to the recurrent corotating interacting region. Distinct particle flux increases caused by these events were observed in all energy channels of the EPAC experiment. The experimental findings are discussed.     

燃气空调的应用及展望

通过将燃气空调与传统的电空调器进行对比，指出燃气空调具有能源利用合理、环保、节能高效等优点，并对燃气空调的发展应用进行了展望，认为燃气空调将成为我国未来新型空调的发展方向。     

30～60μm粗铝粉（球形、非球形）在丁羟推进剂中使用研究

研究了３０～６０μｍ粗铝粉（球形，非球形）对丁羟推进剂主要性能的影响，并着重研究了粗铝粉的燃烧特性和能量特性，结果表明粗铝粉在推进剂中使用是可行的。