推进剂及其组分的光学性质对点火特性的影响

通过实测的NEPE推进剂在多种热流密度下的点火延迟时间，借助于转化系数，计算获得假设忽略深度吸收的点火延迟时间，其相对误差随着热流密度的增加而显著增大，表明推进剂及其组分的光学性质对点火特性的影响是不能忽略的，且这种影响随着热流的增加而增大，因此，建立推进剂点火模型，在高热流辐射时，必须考虑深度吸收，极限吸收率和建立模型，消除其光学性质的影响提供了依据。     

HTPB/AP复合推进剂冲击波点火实验研究

根据增效射孔器的实际作用,以AP-丁羟（HTPB/AP）复合推进剂为研究对象,利用隔板试验研究了冲击波对AP-丁羟复合推进剂的点火性能,结果表明,合理控制冲击波强度能够使AP-丁羟复合推进剂可靠点燃,并为其它推进剂的点火提供了一种新方法.     

降速剂及其作用位点对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律

为研究降速剂对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律,将典型季铵盐和金刚烷衍生物两种高效降速剂引入核壳结构铝基复合颗粒Al@HMX和AP@Al,使其分别作用于HMX颗粒内部和AP颗粒表面,制备了4种含降速剂的铝基复合颗粒(Al/A@HMX,Al/B@HMX,AP@Al/A和AP@Al/B);采用扫描电子显微镜对样品形貌进行了表征;采用高速红外相机拍摄推进剂燃烧过程的火焰红外照片,并对推进剂的爆热、密度、点火延迟时间和燃速进行了测试。结果表明,加入惰性降速剂会导致推进剂爆热降低,而Al@HMX复合颗粒能部分抵消这一现象,使推进剂爆热值增加了338J/g;降速剂能够抑制AP和HMX的热分解过程,使达到AlO辐射峰值前维持低强度的“平台段”;而引入Al@HMX后,推进剂的点火延迟时间比基础配方减小49.4%;在10～20MPa范围内两种降速剂均能有效降低推进剂燃速,在此基础上采用Al@HMX可使含季铵盐丁羟四组元推进剂20MPa下的燃速降低7.1mm/s(38.4%),压强指数降至0.25;当降速剂作用于AP表面时,含质量分数1%季铵盐的推进剂在20MPa下燃速可降低5.0mm/s(27.3%)...     

HTPB/AP复合推进剂装药直径对冲击波点火的影响

为研究HTPB／AP复合推进剂装药直径对冲击波点火的影响作用，用隔板实验测试了不同装药直径对冲击波点火临界燃烧厚度及峰值压力的影响。确定了最佳药柱直径，并对其点火可靠性及药柱受冲击波点火后密度变化进行测试。结果表明，药柱直径与临界燃烧隔板厚度及冲击波强度有着密切的关系。密度为1．563g／cm^3时，HTPB／AP复合推进剂的最佳冲击波点火推进剂装药直径为40mm，且冲击波点火可靠性良好，药柱受冲击波作用后，密度发生一定变化。     

破碎燃烧高能气体压裂装药损伤对DDT行为的影响

概述了以高氯酸铵为基的丁羟复合推进剂(CCCF复合推进剂)模拟损伤试验及损伤状态对其燃烧稳定性和燃烧转爆轰特性(DDT行为)的影响。分析了装药在不同损伤状态下的密闭爆发器实验结果。发现CCCF复合推进剂在无外部约束条件下意外点火，通常不产生DDT行为。但在油气井中可能产生DDT行为。     

铝热剂对双基推进剂激光点火特性的影响

用纳米及微米铝粉、纳米氧化铅、纳米氧化铜和纳米三氧化二铋为原料,采用超声分散复合的方法,制备了铝热剂AI/PbO、Al/CuO和Al/Bi2O3.采用XRD、SEM-EDS和FTIR对原料和产物的物相、组成、形貌和结构进行表征;采用CO2激光点火实验方法,研究了含不同铝热剂双基(MIC-DB)推进剂在不同热流密度下的点...     

丁羟四组元复合推进剂燃烧稳定性机理研究综述

针对丁羟四组元复合推进剂的燃烧稳定性问题,从复合推进剂的微观燃烧角度出发,简述了复合推进剂易产生燃烧不稳定问题的主要机理,整理与总结了丁羟四组元复合推进剂中常见的4种组分:高氯酸铵(AP)、端羟基聚丁二烯(HTPB)、铝粉(Al)和高能硝胺组分黑索今(RDX)与奥克托今(HMX)的燃烧过程与火焰结构对固体推进剂燃烧稳定性的影响。通过探究各组分的燃烧特性与机理,有助于建立固体推进剂整体的燃烧模型,从而能在本质上解释复合推进剂不稳定燃烧产生的原因,并针对不稳定燃烧现象提出有效的抑制手段,对丁羟四组元复合推进剂今后的研究方向进行了展望。附参考文献72篇。     

环境气体氧含量对NEPE推进剂激光点火过程的影响

为研究环境气体氧含量对硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂激光点火过程的影响,采用CO2激光辐射点火并利用高速摄影仪记录NEPE推进剂的点火过程,讨论了环境气体氧含量对NEPE推进剂初焰位置与点火延迟时间的影响。结果表明,当环境气体氧含量小于NEPE推进剂热解产物中氧化性气体含量时,NEPE推进剂点火的气相反应发生在推进剂热解产物的分散区,初焰紧靠NEPE推进剂表面,环境气体氧含量变化不影响NEPE推进剂的点火延迟时间;当环境气体氧含量大于NEPE推进剂热解产物中氧化性气体含量时,NEPE推进剂点火的气相反应发生在推进剂热解产物与环境气体的扩散区,初焰远离NEPE推进剂表面,此时由于扩散区氧含量高于NEPE推进剂热解产物分散区氧含量,NEPE推进剂的点火延迟时间减小。     

环形小通道内水单相换热特性的实验研究

采用自行设计的环形小通道换热装置,对双面加热环形小通道内单相水处于流动充分发展下的对流换热特性进行了实验研究,通过热电偶、流量计测量内外壁面温度、水温和水流量,分析单相水处于不同热流密度下内外壁面热流密度、流量与对流传热系数之间的关系特性,结果表明:通道内外壁单独加热时的壁面对流传热系数均随加热热流密度的增大而增大,当加热热流密度一定时,内壁面对流传热系数随流量的增大而增大,外壁面对流传热系数随流量的增大变化不明显;内外壁同时加热时,随着内、外壁加热热流密度比的增大,内壁面的对流传热系数先减小后增大,而外壁面的对流传热系数一直增大。     

GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂的能量特性与激光点火特性

采用最小自由能原理方法计算了GAP(聚叠氮缩水甘油醚)/ADN(二硝酰胺铵)/nano–Al推进剂的能量特性,制备了一系列ADN质量分数为8%~38%的GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂,采用CO2激光点火的方法研究了4种配方在不同激光功率密度作用下的激光点火特性。结果表明:GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂的标准理论比冲(Isp)、特征速度(C*)、燃烧温度(Tc)均随ADN含量增加而依次增大,爆热(Qv)则主要随铝粉含量的增加而增大;GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂的点火延迟时间和点火能量总体上随着激光功率密度增加呈现减小的趋势;配方中ADN含量较高时,GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂具有较好的激光点火特性。     

亚大气压下AP/HTPB微尺度稳态燃烧的数值模拟

为研究亚大气压下高氯酸铵/端羟基聚丁二烯(AP/HTPB)的燃烧特性,采用三步反应动力学机理,建立二维三明治模型,耦合气固两相;对20~80kPa下AP/HTPB的微尺度燃烧进行模拟,并与高压下(4MPa)AP/HTPB燃烧特性差异进行对比。结果表明,亚大气压下BDP模型中第一步反应靠近燃面,放热量较大,在AP/HTPB推进剂燃烧过程中占主导地位;燃烧环境压强不同,导致火焰的特性不同,亚大气压下火焰中扩散与混合过程共存,高压下为扩散火焰;相比于高压,亚大气压火焰离燃面远,面积大;由于高低压下放热区域及放热率差异导致气固相温度分布不同,从而影响燃面形状,亚大气压下AP与HTPB交界处相对于整个燃面突出,而高压下交界处相对于整个燃面凹陷。     

复合射孔器推进剂装药的损伤特性

以复合射孔器装填的AP-丁羟(HTPB/AP)复合推进剂为主要研究对象,通过不同载荷作用下的模拟试验,对装药试样进行模拟损伤.采用药柱密度测量技术和密闭爆发器试验,分析了试样的损伤程度,并对损伤装药的燃烧性能进行了研究.结果表明,HTPB/AP复合推进剂在不同载荷作用下,内部结构发生了微观变化及损伤,其损伤度由高到低依次为高速冲击、低速撞击、准静态压缩和高温冲击.试样的损伤程度越大,其燃烧性能的变化越大,其中经高速冲击和低速撞击的HTPB/AP复合推进剂的燃烧特性已转变为对流燃烧或压缩燃烧,在一定的外界约束条件下,很有可能产生燃烧转爆轰现象.     

纳米级金属和金属复合物粉末对高氯酸铵和高氯酸铵/聚合丁二烯复合固体推进剂热分解特性的影响

Effects of metal (Ni, Cu, Al) and composite metal (NiB, NiCu, NiCuB) nanopowders on the thermal decomposition of ammonium perchlorate (AP) and composite solid propellant ammonium perchlorate/hydroxyterminated polybutadiene (AP/HTPB) were studied by thermal analysis (DTA). The results show that metal and composite metal nanopowders all have good catalytic effects on the thermal decomposition of AP and AP/HTPB composite solid propellant. The effects of metal nanopowders on the thermal decomposition of AP are less than those of the composite metal nanopowders. The effects of metal and composite metal nanopowders on the thermal decomposition of AP are different from those on the thermal decomposition of the AP/HTPB composite solid propellant.     

Radiative Ignition of Fine‐Ammonium Perchlorate Composite Propellants

Radiative ignition of quasi‐homogeneous mixtures of ammonium perchlorate (AP) and hydroxyterminated polybutadiene (HTPB) binder has been investigated experimentally. Solid propellants consisting of fine AP (2 μm) and HTPB binder (~ 76/24% by mass) were ignited by CO₂ laser radiation. The lower boundary of a go/no‐go ignition map (minimum ignition time vs. heat flux) was obtained. Opacity was varied by adding carbon black up to 1% by mass. Ignition times ranged from 0.78 s to 0.076 s for incident fluxes ranging from 60 W/cm² to 400 W/cm². It was found that AP and HTPB are sufficiently strongly absorbing of 10.6 μm CO₂ laser radiation (absorption coefficient ≈250 cm⁻¹) so that the addition of carbon black in amounts typical of catalysts or opacitymodifying agents (up to 1%) would have only a small influence on radiative ignition times at 10.6 μm. A simple theoretical analysis indicated that the ignition time‐flux data are consistent with in‐depth absorption effects. Furthermore, this analysis showed that the assumption of surface absorption is not appropriate, even for this relatively opaque system. For broadband visible/near‐infrared radiation, such as from burning metal/oxide particle systems, the effects of in‐depth absorption would probably be even stronger.     

B/Fe_2O_3/NC复合物的制备及其对HTPB/AP推进剂性能的影响

为改善硼粉(B)的性能和纳米氧化铁(Fe_2O_3)在固体推进剂中的分散性,用静电喷雾法制备了B/Fe_2O_3/NC复合物,采用扫描电镜(SEM)表征了复合物的表面形貌,用TG-DSC分析了复合物的热性能及其对HTPB/AP推进剂热性能的影响,并用燃速测试和密闭爆发器实验研究了该复合物对HTPB/AP推进剂燃烧性能的影响。结果表明,所制备的B/Fe_2O_3/NC复合物均以团聚体的形式存在,复合物中B的活性提高,其氧化反应温度提前;团聚硼粉对HTPB/AP推进剂燃烧性能的改善效果明显优于原料硼粉;加入Fe_2O_3后,会进一步改善含硼推进剂的燃烧性能,而且随Fe_2O_3含量的增加,在密闭爆发器中HTPB/AP推进剂达到最高压力所需的时间逐渐减小。当Fe_2O_3的质量分数为8%时,推进剂在常压空气中的燃速最大,为不添加B/Fe_2O_3/NC复合物的HTPB/AP推进剂的2.77倍。B/Fe_2O_3/NC复合物对推进剂的热分解具有一定催化作用,且随Fe_2O_3含量的增加催化作用增强。     

金属/AP颗粒混合物燃烧特性的光谱分析

为了使Al/AP双组元粉末火箭发动机密度比冲最大化,将燃烧室特征长度由2.31 m增至 12.62 m进行了Al/AP粉末火箭发动机点火测试.采用光谱仪、CCD 相机、CO2 激光点火器等对 Al/AP 混合物在 1.0132 5 × 105 Pa的氮气环境中的点火延迟、燃烧时间、燃烧平稳性等燃烧性能进行了研究.测量了Al颗粒的表观堆积密度.作为一种替代燃料,对镁颗粒也进行了研究.结果表明,增加燃烧室特征长度至 12.62 m 时,可以得到最大燃烧室压强振荡幅度±2 .43%的平稳燃烧性能.含粒径 1μm 铝粉的 Al/AP 混合物其燃烧过程的光强远大于含粒径10μm铝粉的样品,并且其在波长 568 nm 发射光谱的光子数强度超过了光谱仪检测上限(65 000 数).而含粒径10μm铝粉样品燃烧过程的568 nm发射光谱信号出现间断且其全程强度低于 19 036 数.粒径 10μm 铝粉点火延迟时间为粒径1μm铝粉点火延迟时间的3.65 倍,燃烧时间为3.03 倍以上,最大RAlO却比 1μm铝粉少 14.3%,密度低21 .3%,说明粒度小的铝粉具有更好的燃烧性能,但是其堆积密度也更低.虽然Mg/AP的理论比冲为Al/AP的95.6%,但是其堆积密度比粒径1μm铝粉高8%,其点火延迟时间比粒径10μm铝粉短 90.3%.火焰照片也表明镁粉可在很大程度上减少凝相沉积.