微细石英玻璃管中B/KNO3的燃烧特性

利用高速摄影手段,对微细石英玻璃管中B/KNO3的燃烧特性进行了研究.结果表明:B/KNO3在内径尺寸为1.0mm及以上时能够稳定燃烧,燃速符合几何燃烧定律;而当内径为0.5mm时,燃烧特性改变,此时燃速随时间呈线性增长规律;分析了产生反常燃烧的原因,主要是由于微尺度下管道阻力导致燃烧产物积累,管内气压升高,从而加速了...     

微细圆管内火药燃烧稳定性影响因素的数值模拟

为了解微燃烧器内固体含能材料燃烧的影响因素,采用ANSYS瞬态热分析研究了微细圆管燃烧器内固体药柱燃烧时,燃烧器尺寸、壁厚和壁面热传导系数对燃烧器壁面温度分布和热损失的影响。结果表明:燃烧器壁面的热量传递是决定微尺寸下能否稳定燃烧的关键。随着燃烧器尺寸的减小,加强了燃气和壁面的相互作用,热损失增大,导致燃烧不稳定甚至熄灭。而壁面热传导系数对壁面热量传递起着竞争的作用,随着壁面热传导系数的减小,壁面热损失和壁面轴向传导至预热区的热量均减小,但前者的作用较大,利于燃烧稳定。另外研究表明,在一定壁厚范围内,增加壁厚有利于燃烧稳定。     

高能无烟改性双基推进剂中高压燃烧性能

研究了含铅盐、铜盐、炭黑等催化剂的高能无烟改性双基推进剂在中高压下(10～43MPa)的燃烧性能。结果表明,在高压下推进剂的燃速随压强的升高而大幅升高;在25MPa高能无烟改性双基推进剂燃速曲线出现拐点,燃速随压强升高而大幅提高;10～25MPa范围内燃速催化剂对推进剂的燃烧性能有明显影响,NI-Pb/NI-Cu/CB将推进剂燃速提高75.16%(10MPa),而在25～43MPa范围内燃速催化剂对推进剂燃烧性能的影响明显减弱。     

含TNAD改性双基推进剂的燃烧性能和热行为

用燃速测试法和高压差示扫描量热(PDSC)法研究了含1,4,5,8-四硝基-1,4,5,8-四氮杂萘烷(TNAD)改性双基推进剂的燃烧性能和热行为。结果表明,用等质量的TNAD替代黑索今(RDX),在9~22 MPa范围内推进剂燃速均明显增加,且增幅均大于9%,在9~15 MPa,燃速平均提高约3 mm·s-1。燃速压强指数在9~15 MPa从0.26降至0.18,但在17~22 MPa范围内,燃速压强指数从0.10略有升高,为0.14。PDSC分析认为,双基组分(硝化棉NC/硝化甘油NG)与TNAD间存在强烈的相互作用,使二者分解速率加快,放热量增加,利于提高推进剂燃速。     

添加剂Eo对NEPE推进剂高压燃烧性能的影响

采用燃速测试、微热电偶技术、燃烧火焰结构照像等试验方法,研究了含Eo的NEPE推进剂的高压燃烧性能.结果表明,推进剂中添加Eo可改善推进剂的高压燃烧性能,含Eo的推进剂在低压下的燃速较高,在高压下的燃速较低,并且随压强的上升,燃速压强指数降低.     

硼粉含量对KNO_3/Mg-Al红外诱饵剂燃烧及红外辐射特性的影响

为提高KNO3/Mg-Al红外诱饵剂红外辐射强度,采用药剂中添加硼(B)粉的方法,借助远红外热像仪对诱饵剂燃烧及红外辐射特性进行了实验研究。结果表明,添加B粉后诱饵剂的质量燃速、燃烧温度、辐射亮度增大。当B粉含量由0%增加到2%时,诱饵剂的质量燃速从0.394 g·s-1提高到0.564 g·s-1。当B粉含量由0%增加到4%时,燃烧温度和辐射亮度分别从727.71℃、995.68 W·m-2·sr-1增加到1046.19℃、1681.59 W·m-2·sr-1。辐射强度随B粉含量增加呈现出先增加后减小的趋势,B粉含量为4%时辐射强度达到极值2.64 W·sr-1,显示一定比例B粉可有效提高诱饵剂的质量燃速、燃烧温度及红外辐射特性。     

PGN/ADN推进剂的燃烧性能

采用靶线法在3.0～15.0MPa压强范围内,研究了固含量、铝粉含量、二硝酰胺铵(ADN)的粒径及含量、燃速调节剂及热稳定剂对PGN/ADN推进剂燃烧性能的影响。结果表明,ADN的粒径(450μm,450～900μm)和含量(0%～30%)增加时,PGN/ADN推进剂的燃速和压强指数均适当增加;改变Al粉含量,PGN/ADN推进剂的燃速和压强指数均无明显变化;添加适量(0.5%)燃速调节剂Fe2O3可增加推进剂的燃速并降低压强指数,添加适量(0.5%)燃速调节剂草酰胺可有效降低压强指数。添加适量稳定剂(1%)2-硝基二苯胺(2-DNPA)和N-甲基-4-硝基苯胺(MNA)可以使推进剂的压强指数分别由0.49降低到0.34和0.40。     

负压环境下铝镁贫氧推进剂激光点火及燃烧特性

为研究不同负压对铝镁贫氧推进剂的点火及燃烧特性的影响,在负压环境下(0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1 MPa)和不同热流下(1.26,1.86,2.23,2.79 W·mm~(-2))采用CO_2激光点火系统对铝镁贫氧推进剂进行点火实验,使用高速摄影仪记录点火燃烧过程,使用两个光电二极管同时监测激光和火焰信号得到其点火延迟时间,研究了负压对推进剂点火延迟时间、燃烧过程和燃速的影响。结果表明,压强影响推进剂热解气体的扩散,压强为0.08 MPa时,初焰为圆柱状,随着压强降低至0.02 MPa,初焰为圆球状;随着压强的降低,推进剂点火延迟时间增加,但随着热流密度的增大,压强对点火延迟时间的影响显著降低;压强对推进剂燃速影响较大,随着压强的降低,推进剂燃速降低,当压强从0.1 MPa降至0.01 MPa时,燃速降低47%;同时,在负压环境下,Vielle燃速公式更适用于表征铝镁贫氧推进剂的燃速特性。     

管壳对长延期钨系延期药燃速的影响

为实现长时间延期,研究了管壳对钨系延期药延期时间的影响.研究结果表明:延期药的燃速随着延期体管壳材料导热系数的增加而增加,并且由热绝缘材料到导热材料,延期药的燃速明显加快,其影响机理是管壁对未燃药剂的预热作用;当延期体的管壳为同种导热材料时,延期药的燃速随延期管壁厚度的增加而减少,原因是管壁吸热较多导致延期药燃烧直径的减小.     

B/KNO3药柱燃烧速度的初步研究

利用密闭爆发器测试系统对B/KNO3药柱的燃烧速度进行了研究,结果表明:B/KNO3药柱的线燃烧速度主要受药柱密度的影响,密度较小,线燃烧速度较快;药柱尺寸主要影响产物生成速率,并最终影响B/KNO3药柱燃烧的压力-时间曲线.另外,研究还发现本文中B/KNO3的线燃烧速度并不服从简单的指数燃烧定律,宜采用分段函数的形式进行描述.压力低于7 MPa时,线燃烧速度随压力线性增加;而压力为7～50 MPa时,线燃烧速度基本上不随压力变化.     

一种Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件的制备及性能

为了提高Ni-Cr薄膜发火件的安全性和点火能力,使用磁控溅射技术将Al/CuO含能薄膜与Ni-Cr薄膜发火件复合,制备了一种新型的Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件。该Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件既可以用作换能元,又可以作为最简单的电点火元件,从而简化点传火序列,适应弹药微型化的发展需求。测试其1A1W5min安全性、电发火感度和点火能力。结果表明,Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件满足1A1W5min安全性要求;50 ms临界发火电流为3.08 A,最小全发火电流为3.18 A,最大不发火电流为2.98 A,安全裕度较高;在相同条件下,Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件可以点燃硼/硝酸钾,并且可实现1 mm的间隙点火,而Ni-Cr薄膜发火件不能成功点燃硼/硝酸钾。     

硼系延期药燃烧特性分析

采用高速摄影技术对B/BaCrO4延期药的燃烧特性进行实验研究,结果表明:B/BaCrO4延期药的燃烧过程由一系列脉动燃烧组成,燃烧过程中存在明显的气体流动,并且生成熔融状液滴或层状燃烧产物;产物对气流的阻力作用导致燃烧表面处压力大于环境压力,达到固体产物强度时,产物剥离燃烧表面,并且随着气流流动;B含量为14%的B/BaCrO4延期药燃烧形成的层状物层厚为1.2 mm,剥离周期为17.8 ms;B含量为8%~16%时,B/BaCrO4延期药的燃速随着B含量的增加而增大。     

AP/HTPB推进剂微尺度燃烧特性的数值分析

为研究高氯酸铵/端羟基聚丁二烯(AP/HTPB)固体推进剂颗粒的微尺度燃烧特性,基于气固耦合,采用简化的两步总包化学反应动力学机理,建立了二维周期性三明治定常燃烧模型,采用FLUENT软件,数值分析了AP/HTPB的微观燃烧特性。结果表明,AP体积分数为0.75条件下,低压(0.4 MPa)时,AP/HTPB燃烧的总体火焰以预混燃烧为主,AP燃速低于HTPB燃速,随着压力升高,大于2.5 MPa时,火焰呈扩散结构,AP燃速高于HTPB燃速;压力越高,气相对固相的热反馈越强,耦合面上的温度和燃烧速率越高。气相的体积释放速率随着压力的增加而增加,放热区域收缩,相连的两个放热核心区分裂为两个独立的放热核心区。当燃烧压力不变(2.5 MPa),AP体积分数为0.7~0.95时,AP含量越小,则一个周期三明治单元中粘合剂HTPB的宽度相对越大,火焰面趋于分裂为两个狭长带状火焰面,温度随之递增。     

ZrO2和ZrB2在螺压双基推进剂中的应用

研究了ZrO2和ZrB2对螺压NC/NG/炭黑和铜盐/铅盐/其它助剂(57.0/33.0/0.7/2.0/7.3)混合物制成的双基推进剂燃烧性能的影响,用稳态燃烧火焰照片和燃烧区温度波分布揭示了它们的作用机理。结果表明,分别采用ZrO2和ZrB2代替部分铅铜催化剂后,推进剂7 MPa下的燃速最大可增加73%和41%,其低压燃烧平台移向7 MPa以上,并拓宽至13 MPa。并且随着ZrO2和ZrB2粒度的减小,催化推进剂的燃烧速度增大,表明ZrO2和ZrB2对螺压双基推进剂的燃烧有良好的催化效果。     

有机玻璃管热降解对燃气流降温的影响

研究了有机玻璃在较快升温速率下的热降解特性，用STAR—CD软件中湍流控制的涡破散反应模型数值模拟恒定质量流量高温燃气流流过有机玻璃管内孔，有机玻璃管从内孔壁沿径向均匀热降解，对燃气流降温的影响．用有机玻璃热降解一步化学反应方程式，分别模拟有机玻璃管内径为9mm、12mm、14mm、16mm、18mm时，燃气流的稳态降温过程，来逼近有机玻璃管内径连续降解变化时燃气流的降温过程．计算结果表明，有机玻璃热降解对燃气流的降温量主要决定于有机玻璃管内壁径向降解速率．     

PMMA在固体燃料冲压发动机中燃烧特性的实验研究

为研究聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)在固体燃料冲压发动机（SFRJ）中的燃烧特性,开展了不同装药通道直径、补燃室压强、来流空气质量流率等工况下的SFRJ直连式实验研究。成功获得了不同工况下压强、温度的变化规律、燃面平均退移速率、局部燃面退移速率。实验结果表明：装药通道直径增大,燃面平均退移速率降低,但补燃室压强和温度随之增大;在低压（＜0.8 MPa）条件下,补燃室压强越低,燃面平均退移速率、补燃室温度均随之降低,但影响是有限的。同时,当装药通道直径较小(Dp<=30 mm)时,首次发现了SFRJ的侵蚀效应现象。     

底排点火具在大气中燃烧火焰扩展特性

底部排气弹射程和纵向密集度与点火具的工作性能密切相关。采用高速录像系统和红外热像仪研究了大气环境中,镁/聚四氟乙烯(MT)(Mg/PTFE 45/55、Mg/PTFE 55/45、Mg/PTFE 61/39)、硝酸钡(Ba(NO_3)_2)和氢化锆/氧化铅(ZrH_2/PbO_2 40/60)五种点火药剂在不同点火具孔径(6.5,8mm)下的燃烧扩展特性,并测得七种点火具的火焰温度场分布。在实验基础上,以基于内节点的有限体积法对MT点火具的燃烧射流场进行三维数值模拟,分析了不同MT质量比和点火具孔径下点火具在大气中的燃烧特性参数分布规律。实验和数值结果表明:ZrH_2/PbO_2点火具会破坏底排推进剂的"平行层"燃烧规律;提出以点火面积有效因子表示推进剂点火面积的有效程度,并结合点燃时间综合评估点火具的点火性能,发现MT质量比为61∶39,孔径为8mm的点火具性能最优;点火具火焰最高温度区均位于喷孔的势流核上方;镁质量分数为0.45~0.61时,镁含量越小,MT点火具燃烧场中火焰温度越高,镁含量一定,点火具孔径为6.5,8mm时,较大孔径有较强烈燃烧场热对流,较高中心轴向温度,较大温度梯度。     

FOX-7对NC/TMETN基低敏感无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响

采用燃速-靶线法研究了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的含量、粒度及不同铅盐/铜盐/炭黑三元复合燃烧催化剂对硝化棉/三羟甲基乙烷三硝酸酯(NC/TMETN)低敏感无烟螺压改性双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,随着NC/TMETN基推进剂配方中FOX-7含量的增加,燃速先上升后下降,当FOX-7含量为25%时,可将基础配方10 MPa下的燃速由5.87 mm·s^-1提高至14.90 mm·s^-1,当FOX-7含量由25%增至30%时,10 MPa下的燃速由14.90 mm·s^-1降至12.78 mm·s^-1,FOX-7含量由5%增加至30%时,6~16 MPa下的压力指数由0.97降至0.60;用等量细颗粒的FOX-7取代粗颗粒时,可使推进剂10 MPa下的燃速降低1.16 mm·s^-1,使推进剂6~14 MPa各压力区间的压力指数增大;B-Pb/B-Cu/CB催化剂可以将NC/TMETN/FOX-7基改性双基推进剂10 MPa下燃速由未加催化剂时的14.90 mm·s^-1提高至18.65 mm·s^-1,6~16 MPa下的压力指数由未加催化剂时的0.63降至0.35。