Reduction of agglomeration effect by aluminum trihydride in solid propellant combustion

Aluminum trihydride (AlH₃) has gained considerable attention as a substitute fuel for aluminum in solid propellants. In this study, we conducted a systematic investigation to evaluate the effects of AlH₃ content, ranging from 0 % to 18 %, on propellant ignition, combustion, and agglomeration. Experimental methods such as thermogravimetry−differential scanning calorimetry (TG-DSC), laser ignition, high-speed photography, and collecting condensed combustion products (CCPs) were employed. The results indicate that AlH₃ significantly promotes the high-temperature decomposition of ammonium perchlorate (AP). Meanwhile, the addition of cyclotetramethylene tetranitramine (HMX) in propellant does not affect the hydrogen release reaction of AlH₃. As the AlH₃ content increases from 0 % to 18 %, the spectral emission intensity of the propellants decreases, and the ignition delay time initially increases from 253 ms to 321 ms, and then decreases to 258 ms. Furthermore, the burning rate increases with increasing the AlH₃ content, while the pressure exponent is reduced from 0.551 to 0.460. The inclusion of AlH₃ in propellants significantly inhibits aluminum agglomeration near the burning surface. Additionally, as the AlH₃ content increases, the mean particle size D₄₃ of the CCPs decreases from 50.95 μm to 8.28 μm at 1 MPa. The agglomeration degree of aluminum is very weak at 7 MPa, especially when the AlH₃ content exceeds 9 %. The conclusions drawn from this study can serve as valuable guidance for optimizing propellant formulations.     

固体冲压发动机环境下C/C-SiC喷管的烧蚀行为及重复性使用分析

为探索C/C-SiC喷管在固体冲压发动机工作环境下烧蚀行为及重复使用的可行性,对固冲发动机C/CSiC复合材料喷管内层进行研究。研究结果表明:C/C-SiC复合材料喷管能够适应固体冲压发动机富氧、长时间的工作环境;C/C-SiC复合材料喷管收敛段的厚度有所下降,以热化学烧蚀和热机械侵蚀为主;喉部的厚度未发生明显变化,以热化学烧蚀为主;扩张段的厚度未发生变化,只有轻微的氧化。喷管内层的环向弯曲强度和轴向弯曲强度较试验前均有所降低,收敛段下降较多,而扩张段下降较少,但仍能满足重复使用要求;应对试验后喷管内层再进行分区化学气相沉积SiC涂层,提高喉部上游的抗氧化性能,提高其重复使用时的工作可靠性。     

超声波实时测量技术在固体火箭发动机中的应用

利用超声波对固体推进剂燃速进行实时测量是先进的燃速测量方法之一。针对超声波技术在固体火箭发动机试车中的应用,对典型固体火箭发动机材料进行测试研究,获得了发动机材料的超声波信号特征。将超声波探头直接安装在发动机壳体外侧部位,测量了固体推进剂在常压燃烧时的厚度变化。针对动态燃速测试,提出了超声波数据处理方法,对固体装药在常压燃烧下的回波进行处理,获得了装药的厚度变化过程和燃速,并分析了燃面附近温度分布对燃速测量的影响。结果表明：用超声波测量金属壳体固体发动机的燃速必须在壳体上开窗使超声波透过壳体和绝热层界面,而对复合材料壳体发动机可将超声波探头直接安装在壳体外侧;燃烧引起的装药表面温度变化对测量的影响可以忽略;该数据处理方法可以有效获得装药厚度变化。     

光诱导氧化钒薄膜原位太赫兹波调制特性研究

采用磁控溅射及快速热氧化法在c-Al2O3基底制备出高质量的氧化钒薄膜。首先,分析结果表明所制备的氧化钒薄膜表面颗粒大小均匀,表面均方根粗糙度约为16.75 nm,主要成分为VO2和V2O5,V4+离子的含量为78.59%,所制备的氧化钒薄膜具有稳定的热致相变特性;其次,光诱导下薄膜的THz波调制特性研究结果显示,随着激励光功率增大,薄膜的THz透过率逐渐减小;最后,经过多次原位反复测试结果表明所制备的氧化钒薄膜具有稳定可逆的THz波调制特性,可应用于太赫兹开关和调制器等集成式太赫兹功能器件。     

孔隙缺陷对三维编织C/C复合材料等效弹性性能的影响

弹性常数是工程材料结构设计的重要参数。为了研究孔隙缺陷对三维编织C/C复合材料弹性性能的影响,考虑了纤维增强相、基体相和界面相的孔隙缺陷,建立了孔隙缺陷随机分布的纤维丝尺度和纤维束尺度的双尺度单胞模型,采用均匀化方法预报了含孔隙缺陷的三维编织C/C复合材料等效弹性常数,预报结果与实验结果吻合良好。在此基础上研究了孔隙率的影响,结果表明:(1)孔隙率对材料弹性常数有着显著影响,当孔隙率为10%时,材料轴向和径向拉伸模量分别减小11.17%和12.30%,面内和面外剪切模量分别减小11.28%和29.74%,面外泊松比减小29.32%,而面内泊松比增大0.26%;(2)基体相孔隙率对材料弹性常数的影响总体上呈线性,纤维增强相、界面相孔隙率的影响呈非线性,且组分相孔隙率的影响大小为:纤维增强相>基体相>界面相。本研究结果可为此类材料结构精细化设计和工艺优化提供参考。