NEPE推进剂的高压燃烧特性研究

应用高压燃速测试、微热电偶测温及燃烧火焰单幅摄影等技术,研究了NEPE推进剂的高压燃烧特性与燃烧机理。实验结果表明:NEPE推进剂高压压强指数出现拐点;且随压强以及AP含量升高,燃烧波由硝胺-CMDB向AP-CMDB推进剂转变。分析认为硝酸酯基的含量及AP单元推进剂的扩散火焰是控制NEPE推进剂燃速及压强指数的主要因素。     

含硼富燃料推进剂一次燃烧喷射效率影响因素分析

通过燃气发生器法测试含硼富燃料推进剂一次燃烧喷射效率,分析推进剂组分和喷射装置对一次燃烧喷射效率的影响。研究认为推进剂组分调整中,有利于提高推进剂燃速和一次燃烧温度的因素,基本上有利于提高一次燃烧喷射效率;当硼含量为30%时,通过调整推进剂配方,选用非壅塞喷射装置,一次燃烧喷射效率可达97%。     

固体火箭发动机液体喷射熄火过程中喷射液体的射流速度和液滴运动与蒸发

针对在固体火箭发动机液体喷射熄火研究中所用液体喷射实验装置,推导了液体射流速度,液滴运动与蒸发的控制方程组,并进行丁数值求解,研究了影响射流速度、液滴尺寸及其蒸发速率的因素。结果表明:液滴的初始速度和直径主要受喷射压降、液体表面张力和粘度的影响;影响液滴运动速度的因素有环境压强和温度;环境温度和液体的汽化潜热对液滴的蒸发速率有着重要的影响。上述结果对于合理设计满足固体火箭发动机熄火要求的液体喷射装置,选择合适的液体介质具有一定的指导意义。     

AP粒度和包覆层对硼燃烧的影响

通过对AP和硼及其混合物进行热分析实验,研究了硼在AP分解过程中参与反应的程度;用氧弹式量热计测试含硼富燃料推进剂的爆热,分析硼在推进剂燃烧过程中的放热。结果表明,对各组分含量相同的含硼富燃料推进剂用AP包覆硼粒子和提高超细AP含量可促使硼在AP分解过程中参与反应,使AP／B(1：1)热分解的放热量增加,提高推进剂的爆热,有利于推进剂中硼的燃烧。     

含硼富燃料推进剂燃烧表面"沉积层"研究

针对含硼富燃料推进剂低压燃烧时燃烧表面产生“沉积层”的现象,结合该推进剂的燃烧过程,分析了“沉积层”的形成机理,建立了“沉积层”影响燃气流动的数学模型,研究了其对气相火焰高度的影响。结果表明,“沉积层”使气相火焰高度降低,传给燃面的热流密度占气相总热流密度的百分比增大,有更多的气相燃烧产生的热量反馈回燃烧表面,即使含硼富燃料推进剂燃烧过程中气相作用增强,易于在低压下维持稳定燃烧,并具有相对高的燃速和压强指数。这为含硼富燃料推进剂用于冲压发动机提供了有利的理论支持。     

密闭燃烧器法固体推进剂燃速测试系统

就才燃烧器法测试系统部分的硬件、软件进行了全面统一的设计,尤其是在软件部分引入了数据库管理系统,不仅使该软件能查询实验相关的数据,还使该软件具备了一定的智能,可以辅助识别推进剂燃速。     

呈正、负压强指数的复合固体推进剂稳态燃烧模型

通过X光电子能谱和扫描电镜对推进剂和过氯酸铵-粘合剂的多层夹心件之熄火样品的观察,研究了在复合推进剂的燃烧中,压强和添加剂CaCO_3对过氯酸铵被熔化粘合剂覆盖的面积分数(γ)和过氯酸铵的凝相反应分数(G)的影响。在作者已提出的“两区模型”的基础上,发展了一个新的“统一模型”(UM)。该“统一模型”是一个进一步考虑了熔化粘合剂的覆盖,在覆盖下存在反向气化和受燃速调节剂(例如CaCO_3)控制的凝相反应的理论模型。为了计及过氯酸铵颗粒尺寸的分布,像PEM模型一样,统计的方法也被引入了本模型。本模型不仅能用来分析初温、过氯酸铵颗粒尺寸及其分布对燃烧特性的影响,而且可以用来解释平台、麦撤和常规的燃烧特性。同时,本模型还能够成为研究包括负压力指数在内之固体复合推进剂的侵蚀燃烧与燃烧不稳定性研究的基础。     

高压DTA参数与燃速压强指数的相关性研究

较详细地叙述了催化剂的两种不同加入方式对改善燃速、压强指数的影响,研究了高压差热参数即最高分解温度,活化能和温差分别与燃速及压强指数的相关性,从而给出了一种研究燃速压强指数附加物的新方法。     

催化AP的作用部位研究

利用高压DTA、飞行时间质谱仪、夹层燃烧、燃速测试等方法,研究了催化剂的两种加入方式和不同催化剂用量与AP共晶的催化效果。发现含催化剂的AP分解机理发生变化,主要由电子转移改变为同时并存的质子和电子转移;还发现催化剂与AP接触面越大效果越好,从而得出,催化剂的主要作用部位是作用于AP晶粒上。     

提高含硼富燃料推进剂在氧弹内燃烧效率的研究

为了解决含硼富燃料推进剂在氧弹内燃烧效率低、实验测试值不能正确表征实际燃烧热值的问题,研究了含硼富燃料推进剂燃烧热值测试过程中试样质量和充氧压强对测试结果的影响,在氧弹安全承载范围内,试样质量越大、充氧压强越大,含硼富燃料推进剂燃烧越完全。使用有机溶剂溶解后挥发的混合方式,将作为助燃剂的自制ZS与加工成20目含硼富燃料推进剂实现紧密结合,经过一系列工艺处理制得试样。根据含硼富燃料推进剂在氧弹内的燃烧特点设计加工了专用钨坩埚,使用改进型氧弹式量热仪对试样进行热值测试。实验结果表明,助燃法测试含硼富燃料推进剂的燃烧热值较为有效,解决了含硼富燃料推进剂在氧弹内燃烧不完全以及测试值不能正确表征理论燃烧热值的问题,具有较高的准确性和可靠性。