Thermal state calculation of chamber in small thrust liquid rocket engine for steady state pulsed mode

This paper presents a method of thermal state calculation of combustion chamber in small thrust liquid rocket engine. The goal is to predict the thermal state of chamber wall by using basic parameters of engine: thrust level, propellants, chamber pressure, injection pattern, film cooling parameters, material of wall and their coating, etc. The difficulties in modeling the startup and shutdown processes of thrusters lie in the fact that there are the conjugated physical processes occurring at various parameters for non-design conditions. A mathematical model to predict the thermal state of the combustion chamber for different engine operation modes is developed. To simulate the startup and shutdown processes, a quasi-steady approach is applied by replacing the transient process with time-variant operating parameters of steady-state processes. The mathematical model is based on several principles and data commonly used for heat transfer modeling: geometry of flow part, gas dynamics of flow, thermodynamics of propellants and combustion spices, convective and radiation heat flows, conjugated heat transfer between hot gas and wall, and transient approach for calculation of thermal state of construction. Calculations of the thermal state of the combustion chamber in single-turn-on mode show good convergence with the experimental results. The results of pulsed modes indicate a large temperature gradient on the internal wall surface of the chamber between pulses and the thermal state of the wall strongly depends on the pulse duration and the interval.     

月面热环境的反演研究

以嫦娥三号巡视器月面日食期间非稳态的温度遥测数据为基础,通过建立月壤及巡视器的传热模型,反演了日食期间月面温度的变化,并给出了符合巡视器温度遥测的月壤热物性参数取值范围。在此基础上,对月面热环境进行了分析研究。结果表明,本文反演的月壤平均导热系数大于常见取值,而比热却明显小于常见取值。采用反演的热物性值计算的月表温度与之前认识相符,但对月壤内部热环境有新发现,其温度梯度相对减小而恒温层厚度则明显增大。     

纳米铜铬复合氧化物对RDX热分解的催化作用

为了研究纳米CuO.Cr2O3复合物的催化性能，采用室温固相化学反应法制备出不同铜、铬质量比的纳米CuO.Cr2O3复合物，测出产物的粒径约为15nm，用DSC测试了纳米CuO.Cr2O3复合物对RDX热分解的催化作用。结果表明．：纳米CuO.Cr2O3复合物对RDX热分解有较好的催化效果，它使RDX的分解峰温提前了11．1℃，活化能降低了17kJ/mol，其作用明显优于纳米CuO和纳米Cr2O3及其混合物。     

纳米级金属粉对GAP热分解特性的影响

用ＤＳＣ和ＴＧ研究了纳米级Ｃｕ和Ｎｉ粉、超细Ａｌ粉和超细Ｎｉ粉以及普通Ｃｕ粉和Ａ粉对ＧＡＰ（聚叠氮缩水甘油醚）热分解特性的影响。ＤＳＣ实验结果表明：ＧＡＰ／金属粉样品有两个放热峰,高温区的放热峰是金属的氧化峰,峰温受气氛影响,低温区放热峰是ＧＡＰ的分解峰,不受气氛影响;金属Ｃｕ对ＧＡＰ的分解峰影响最大,其中纳米级Ｃｕ（ｎｍ－Ｃｕ）使ＧＡＰ分解放热峰的峰值温度提前了３３．２℃,普通Ｃｕ对ＧＡＰ的分解     

吸热型碳氢燃料的结焦研究(Ⅱ)结焦抑制剂的性能评价

为解决吸热型碳氢燃料裂解结焦的问题，在自制的冲微型反庆色谱系统上以吸热型碳氢燃料NJ150为裂解原料，研究了三苯基膦，亚磷酸三苯酯，二硫化碳、噻吩，乙酸钾五种结焦抑制剂的性能及抑制机理，并在此基础上调配出不同比例的复合剂三苯基膦＋二硫化碳，亚磷酸三苯酯＋二硫化碳和乙酸钾＋二硫化碳。实验结果表明，单剂中二硫化碳的效果优于其他类型，但复合剂更具优势，能将结焦量控制在1％以内。     

四种防热材料的烧蚀侵蚀试验研究

主要研究了2．5D高硅／粉醛、短纤维模压高硅／酚醛、斜缠高硅／酚醛、三向碳／碳等四种材料的驻点烧蚀侵蚀性能。结果表明在燃气流中粒子含量、速度、粒子种类对材料驻点烧蚀侵蚀有非常大的影响，在烧蚀侵蚀过程中，粒子的侵蚀起主要作用。     

等离子喷涂纳米陶瓷热障涂层组织与性能

采用纳米陶瓷粒子团聚体粉末等离子喷涂制备纳米陶瓷热障涂层,研究了纳米陶瓷热障涂层的组织和性能.试验表明,采用纳米结构的陶瓷涂层有利于增加热障涂层的高温使用寿命.     

GAP/AN推进剂热分解性能研究

利用高压差热分析和热重分析法研究了ＧＡＰ／ＡＮ推进剂主要组分的热分解性能。硝酸铵及硝酸酯的分解对压力比较敏感,是造成ＧＡＰ／ＡＮ推进剂压强指数高的主要原因;燃速调节剂ＭＯ对硝酸铵及ＧＡＰ的分解具有很强的催化作用,显著影响硝酸铵的低压分解,使其分解由吸热转变为放热过程,提高了推进剂在低压下的燃速,降低了压强指数。     

纳米金属粉对HMX热分解特性的影响

运用高压差示扫描量热法和热重法研究了普通级以及纳米级的铝、镍、铜金属粉对于HMX热分解特性的影响，结果表明，纳米铜对于HMX的凝聚相分解作用最明显，且这种催化作用会由于纳米铜含量的减少或体系压强的增大而变弱。基于恒温DSC实验数据计算得到的活化能结果，提出了纳米酮对于HMX热分解的一次催化，二次催化以及反应作用部位的观点。     

固体火箭冲压发动机燃烧室热防护层烧蚀计算

为了研究冲压发动机燃烧室的热防护性能，用类比法计算了整体式固体火箭冲压发动机燃烧室壁面的烧蚀，其中考虑了热解气流对烧蚀的影响，并将国外有关固体火箭发动机喷管烧蚀计算时所用经验参数（指前因子）通过换算转换到冲压发动机燃烧室烧蚀计算中，计算结果符合物理规律，并与试验结果符合较好，该项研究为冲压发动机燃烧室热防护层的设计提供了有效的分析手段。