基于人工神经网络的燃速相关性研究

采用基于误差反向传播算法(BP算法)的人工神经网络技术,通过一维模型的分析计算,表明了该方法应用于燃速相关性研究是可行的,且具有更好的稳定性;初步建立了的燃速相关性二维模型,考虑了发动机尺寸效应对燃速的影响,并利用试验数据进行了验证,结果表明二维模型有较高的燃速预示精度。可以利用该方法开展燃速相关性分析。     

高过载条件下绝热层烧蚀实验方法研究 (Ⅱ)收缩管聚集法

发展了一种能开展高过载条件下绝热层烧蚀研究的模拟实验方法——收缩管聚集法，研制了收缩管聚集高过载模拟烧蚀实验装置。对实验装置及固体火箭发动机过载条件下的三维两相内流场开展了对比数值模拟，结果表明这种实验装置产生的高浓度粒子流与40g纵横向过载条件下发动机内形成的高浓度粒子流状态很接近，说明这种实验方法是可以模拟高过载条件下绝热层烧蚀环境的。利用这套实验装置开展了高浓度粒子流冲刷条件下绝热层烧蚀实验，对6种绝热材料开展的烧蚀实验表明：所有试件表面均被冲蚀出一个凹坑，说明粒子冲刷对绝热层烧蚀影响很大。凹坑最大烧蚀部位与数值模拟得到的粒子浓度最大部位基本吻合。     

推进剂用热塑性聚氨酯弹性体的合成及表征

以聚己二酸乙二醇酯(PEA)、环氧乙烷 四氢呋喃无规共聚醚(PET),异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)及1,4 丁二醇(BDO)为原料;采用熔融二步法合成了一种能为硝酸酯增塑并满足推进剂使用要求的醚 酯共聚型热塑性聚氨酯弹性体(TPUE)。采用凝胶渗透色谱(GPC),傅里叶变换红外光谱FTIR,力学性能测试和硝化甘油吸收实验等对TPUE进行表征。结果表明,制备的TPUE具有较高的相对分子质量(Mn>50000)和聚氨酯的结构特征,软段具有较低的玻璃化转变温度,以及具有与硝酸酯良好的相容性,具有满足推进剂使用要求的力学性能。     

Al/高氯酸铵复合粒子的制备及其性能表征

用溶剂-非溶剂法制备了Al/高氯酸铵(AP)复合粒子，并用TEM，SEM，XRD和ICP对其进行了表征。首先对复合粒子的热分析进行了DTA测定，并用相同比例的简单混合物来作对比；然后选用三组推进剂样品进行DTA测定，在每组样品中分别选用添加有Al/AP复合粒子和纯Al粉来作对比。结果表明，将Al粉与AP进行复合处理后，Al粉对AP的热分解有了一定的催化作用，而相同比例的Al粉和AP简单混合物中，Al粉对AP的热分解无明显催化作用；与加有纯Al粉的推进剂样品相比较，添加有Al/AP复合粒子的推进剂样品高温分解峰温降低，总放热量大大提高。这表明Al粉与AP的复合处理能显著提高AP与推进剂的热分解性能。     

纳米NiB非晶合金对AP热分解性能的影响

用化学还原法制备出平均粒径20nm的NiB非晶态合金和NiCuB合金粉，以及负载型NiB／Al2O3和NiB／SiO2催化剂。DTA结果表明：NiB和NiCuB合金粉可以显著降低AP的高温分解温度，表现了对AP高温分解反应良好的催化效果。负载型NiB／Al2O3和NiB／SiO2对AP热分解的催化效果，与NiB相比没有明显增强。随NiB非晶态合金增加对AP热分解的催化效果变化不明显。     

凝胶注模氧化铝陶瓷坯体的结构与表征

研究了凝胶注模氧化铝陶瓷坯体的密度、强度、空隙率分布及微观结构等特征。结果表明,影响凝胶注模陶瓷坯片密度的因素主要有:料浆的固含量、单体含量、单体和胶联剂的比值。随着料浆固含量的提高,坯片的抗弯强度呈下降趋势,坯片内部的孔隙率降低,从平均孔隙度为110nm降为90nm,而且均为单峰分布。凝胶注模成型的陶瓷坯片在干燥后,坯片强度优于注射成型、流延成型等传统成型方式。     

N2O单组元推进器预热过程的建模

为了解决N2O单组元推进器存在的预热能量消耗过大，启动时间过长的问题．在实验基础上建立了推进器预热过程的数学模型。模型的计算结果表明，推进器外壳吸收的热量和通过外壳表面散失的热量各占预热总能量的66％和31％，是导致预热能耗过大的关键所在。通过改变模型参数，对不同条件下的预热结果进行比较，讨论了利用增大加热功率、缩小推进器尺寸和改良加热方式来减少预热能量的几种可行方案。     

复合推进剂中的降速剂

采用燃速测量、热分析等技术，研究了草酸铵、碳酸锶、碳酸锶／草酸铵、碳酸锶／草酰胺等添加剂对AP／HTPB系推进剂燃速的影响。结果显示，上述几种添加剂均可不同程度地使推进剂燃速降低，其原因是添加剂促使AP的分解峰温向高温方向移动以及使AP分解的活化能增加。不同添加剂的影响机理有所不同：草酸铵的分解产物阻碍AP低温、高温分解，从而使AP分解峰向高温方向移动；碳酸锶和AP分解产物高氯酸反应产生不易分解的高氯酸锶使AP分解峰温升高；同时由燃速测试结果发现，在压强大于5MPa时，碳酸锶／草酸铵、碳酸锶／草酰胺产生协同作用，使推进剂降速效果非常明显，尤其是碳酸锶与草酰胺的组合，不但使推进剂燃速降低明显，而且压强指数的降低幅度也最大，是一种良好的复合型降速剂。     

HNIW热分解残余物的红外光谱和动力学

在3MPa，216℃下六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW）热失重分别为90．1％和91．8％的残余物分别通过差示扫描量热仪（DSC）、差示扫描量热与热重联用仪（TG／DSC）及傅立叶红外光谱仪（FTIR）进行研究。结果分析表明：HNIW失重90．1％的残余物含有少量硝基，而对该残余物再次进行热分解时，在220℃左右残留硝基被脱除。脱除残留硝基后的样品与失重91．8％的残余物均含有六员环酰胺结构，在280～400℃的温度范围内六员环酰胺大部分发生了裂解；产生DSC的吸热峰。热分解动力学分析给出了失重90．1％残余物中脱除残存硝基的反应与六员环酰胺裂解反应的反应动力学表达式。     

模型固体火箭发动机内涡脱落过程的大涡模拟

为研究后向台阶结构引起的涡脱落对固体火箭发动机内流动稳定性的影响，采用大涡模拟技术，对模型发动机内的流动进行了数值模拟，获取了发动机燃烧室内压强随时间的变化曲线及其振荡频率，并和已有的计算结果及实验结果进行了对比分析。结果表明采用LES方法的计算结果明显优于采用k-ε湍流模型的计算结果；不考虑燃烧时模型发动机内由涡脱落引起的压强振荡的振幅较小，但频率较高，且随来流速度的增加而增大；在后向台阶这种结构中，涡一般会在台阶的边沿形成，并在其下游周期性地脱落；在保证y^＋较小的情况下，网格大小对计算结果的影响不明显。