膏体富燃料推进剂冲压发动机挤压输送特性试验研究

对两种膏体富燃料推进剂(含硼推进剂和铝镁推进剂)进行了挤压输送安全性试验与输送特性试验研究,证明两种膏体富燃料推进剂在1.5~8.0 MPa下挤压输送及喷射是安全可靠的,并进行了膏体富燃料推进剂冲压发动机一次燃烧摸底试验。试验证明,工作安全,喷射、点火、燃烧正常。     

新型膏体冲压发动机流量测量

为获得新型富燃料膏体推进剂的质量流量,在新型膏体冲压发动机研制过程中开展了两种测量方案的研究,分别为称重法和变换介质法。文中对新型富燃料膏体推进剂的特性进行了简要描述,并列举了其对流量测量的影响。然后分别介绍了两种质量流量测量方案的原理,并通过试验对比了两种方案的优劣。通过对比,变换介质法更能准确测量膏体推进剂的质量流量。     

膏体推进剂火箭发动机点火特性

为研究膏体推进剂火箭发动机点火工作特性,推导了膏体推进剂燃面变化模型和各阶段燃面方程,编制了发动机点火特性参数计算程序,计算了不同输运管道孔径以及膏体推进剂初始堆积量下瞬态燃烧室压力。设计了膏体推进剂火箭发动机热试车试验系统,成功进行了点火试验,分析了膏体推进剂火箭发动机点火工作过程中四个阶段的特性。结果表明:燃烧室平均压强的计算结果与试验数据吻合较好,计算误差小于5.7%,该计算程序适用于膏体推进剂火箭发动机点火特性参数计算;膏体推进剂初始堆积量增加一倍,初始压力峰值平均增加42.8%;输运管道孔径减小60%,初始燃烧时间平均减小66.5%,余药燃烧时间平均下降26.1%。发动机点火试验时,减小膏体推进剂初始堆积量,可降低燃烧室初始压力峰、增大稳定燃烧时间,另外减小输运管道孔径,可明显增大发动机稳定燃烧时间。     

复合等离子对膏体推进剂点火应用研究

根据膏体推进剂火箭发动机点火的要求,提出了复合等离子点火的方案,针对等离子点火的特点,采用电晕和电弧双等离子复合工作模式,研制了一套等离子点火系统,并进行了相应的点火试验.结果表明,该方案点火系统引弧率高、功率大、可靠性好,复合等离子点火时间较常规的点火药点火时间长,不会出现火药点火中的初始压力峰值.可以满足膏体推进剂火箭发动机多次点火的要求,达到了设计的最初目的.     

金属/水反应膏体燃料冲压发动机供应系统研究

文中以建立新型超高速航行体动力能源供应系统为目的,首次提出以金属粉末膏体燃烧剂为推进剂,供应系统以挤压供应方式的构想.应用化学热力学、固体火箭发动机和液体火箭发动机原理,建立了数学模型,并对铝粉末和铝、镁粉末混合燃料的燃烧性能进行了仿真计算,计算结果表明：采用铝、镁粉末混合燃料为推进剂构成金属水反应燃料冲压发动机的能供系统方案是可行的.     

膏体推进剂火箭多次点火系统设计与仿真

针对膏体推进剂火箭发动机多次点火时间间隔的受限问题,提出了等离子点火方案;根据离子多次点火的工作流程,设计了多次点火系统,并对各个部分组成进行了介绍;在分析了等离子弧的电特性的基础上,详细介绍了控制部分模糊控制原理的设计,实现了整个点火过程的状态识别、控制和检测;同时,进行了MATLAB和半物理实验仿真。结果表明：系统能够满足膏体推进剂火箭发动机多次点火需求,控制性能良好,达到了设计任务。     

喷嘴型面对膏体火箭内弹道的影响

为研究燃面变化对膏体火箭发动机内弹道调节精度的影响,根据膏体火箭发动机的工作原理,分别推导了直圆管喷嘴和锥形扩张喷嘴型面下的膏体推进剂燃面方程,建立了膏体火箭发动机零维内弹道模型,分析了喷嘴型面对发动机内弹道性能的影响,并进行了直圆管喷嘴发动机试验.结果表明,直圆管喷嘴下计算的点火时间比试验结果短,但平衡时间及平衡压强与试验结果基本吻合,喷嘴型面变化对发动机平衡时间影响很大.     

富燃料推进剂的研制现状及展望

分析了固体火箭冲压发动机对富燃料推进剂的要求, 重点介绍了国内外镁铝、碳氢燃料和含硼富燃料推进剂应用及研究现状, 提出了高性能富燃料推进剂研制中急需解决的关键技术和技术途径, 并根据冲压发动机的特点, 指出今后应开展能量可控的膏状富燃料推进剂、高能GAP/ADN/B推进剂和低特征信号富燃料推进剂的研制.     

国内外含硼富燃料推进剂燃烧性能研究现状

介绍了硼及其含硼富燃料推进剂的燃烧特性，综述了国内外在调节含硼富燃料推进剂的点火、燃烧性能所采取的技术途径，提出了改善含硼富燃料推进剂燃烧性能的方法。     

航天新动力：膏体推进剂火箭发动机

现在的航天器或航天运载器使用的动力装置，绝大多数是化学推进剂火箭发动机。也就是液体推进剂火箭发动机和固体推进剂火箭发动机。前者结构复杂，推力大小和方向控制容易；后者结构简单，推力方向控制较难．尤其是推力大小的调节和多次启动非常困难。还有一种混合推进剂火箭发动机．是以固体燃料、液体氧化剂或固体氧化剂、液体燃料组     

某镁铝贫氧推进剂吸湿与点火失效分析

为分析某航天型号镁铝贫氧推进剂失效机理,利用显微形貌分析、X射线衍射(XRD)、热分析和高速摄影等测试了贫氧推进剂的成分、热分解规律以及常压点火性能。结果表明,吸湿后推进剂中的高氯酸铵(AP)发生结块,Mg被氧化后与水作用生成Mg(OH)_2。未吸湿的推进剂在420℃前仅有AP的晶型转变及热分解失重,而吸湿后推进剂热稳定性变差,90℃下即开始失重,420℃前有四个分解步骤:水分挥发、Mg(ClO_4)_2热分解及AP与Mg(OH)_2分解。采用电点火头在常压下点燃后,未吸湿推进剂可以稳定燃烧,而吸湿后的推进剂无法被引燃。分析认为,导致推进剂点火失效的原因是AP结块和活性镁含量降低,因此镁铝贫氧推进剂在潮湿环境下的贮存应给予重点关注和定期抽样监测。     

膏体推进剂应力松弛谱分析

利用RS300 Haake流变仪测试了双基体系膏体推进剂的应力松弛特性,获得应力松弛模量随时间的关系。通过对实验数据的分析获得了膏体推进剂连续谱和离散谱,并对二者结果进行了分析,从松弛时间范围的角度得出离散谱求解方法在实际应用更有意义,通过分析松弛单元数目对松弛谱结果的影响,得出求离散谱时松弛单元一般取3～8个为宜。     

镁铝金属粉对含硼富燃推进剂燃烧性能及硼氧化效率的影响

为了确定镁铝金属粉对含硼富燃推进剂燃烧性能和硼氧化效率的影响,用靶线法测定三种配方含硼富燃推进剂在0.5,1.0,1.5 MPa三种压力条件下的燃速,采集相应的燃烧残渣,用化学分析法测定了三氧化二硼(B2O3)和总硼(B)含量,计算出硼的氧化效率。实验结果表明,镁粉含量对推进剂燃烧性能有明显影响。推进剂中B的含量为30%,并固定其他组分,金属粉含量为6%,改变镁粉和铝粉比例,镁粉0%,3%,6%,相应铝粉为6%,3%,0%。当镁粉含量较高时,推进剂燃速较高,压力指数也较高;镁粉含量低时,燃烧残渣中B2O3含量较高,而镁粉含量高时,燃烧残渣中B2O3含量较低;且随着压力的增高,残渣中B2O3的含量降低;硼的氧化效率随镁含量的增高和压力升高而降低。镁粉可抑制硼的氧化反应,使硼氧化效率降低,提高推进剂燃速和压力指数。     

环境氧含量和压力对铝镁贫氧推进剂燃烧性能的影响

为研究不同海拔处大气氧含量(氧体积分数)变化对铝镁贫氧推进剂燃烧特性的影响,采用激光辐射点火,使用高速摄影仪记录推进剂的点火与燃烧过程,并利用红外测温仪测量推进剂的表面温度及火焰温度,研究了环境氧含量与压力对推进剂的点火过程、火焰温度和燃速的影响。结果表明,环境气体氧含量高于推进剂热解产物中氧含量时,点火气相化学反应主要发生在推进剂热解产物与环境气体的扩散区,初现焰远离推进剂表面,但随着压力增加,扩散区与推进剂表面之间距离减小;火焰温度与环境氧含量和压力线性正相关;压力与环境氧含量增加时,铝镁贫氧推进剂燃速增加,压力和环境氧含量对铝镁贫氧推进剂燃速的影响符合B数理论,压力是影响推进剂燃速的主要因素,但随着压力增加,压力对燃速的影响相对减小,压力从0.1 MPa增加到1.5 MPa时,压力和环境氧含量的燃速敏感系数比从200下降到40。     

The Application of Erosive Burning to Propellant Charge Interior Ballistics

Erosive burning is a common burning phenomenon of the gunpowder with inner holes. The actual combustion law of the gunpowder with inner holes can be changed by erosive burning. Pressure difference between the inner and the outer of hole caused by loading density variation of the propellant charge makes erosive burning occur at inner holes during in-bore burning. The effect of erosive burning on burning speed of the propellant is studied by using the effects of flow rate, heat transfer and erosion of the combustion gas in inner holes on burlaing rate. The mathematic model of erosive burning of the propellant is established. The effects of the factors such as loading density, inner hole size and grain length on erosive burning and interior ballistic performance are analyzed . The method to improve the bore pressure for small charge mass and small firing range by erosive burning is proposed.     

含硼富燃料推进剂各组分对其低压燃速的影响

采用推进剂静态燃速测试仪和氧弹式量热器的试验方法,研究了各组分对含硼富燃料推进剂低压燃速和爆热的影响。结果表明：增加高氯酸铵(AP)含量、添加燃速催化剂、增加超细AP的含量,可以提高该推进剂的低压燃速;硼含量的增加可以提高推进剂的爆热,但燃速略有降低。热分析的结果表明：增加含硼富燃料推进剂的凝相放热是提高其低压燃速的主要原因。     

铝镁贫氧推进剂低压燃烧性能表征方法研究

系统研究了铝镁贫氧推进剂低压燃烧性的表征方法。研究发现，低压下采用表压和绝压强所得到的燃速压强指数不同，用Summerfield燃速公式回归燃速与压强的关系比Vieille燃速公式更好一些。