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。     

膏体冲压发动机输送及调节技术试验研究

为了分析膏体冲压发动机的输送及调节特性,从发动机工作原理出发设计了推进剂输送及调节试验系统,针对所采用的膏体富燃料推进剂开展了试验研究。研究结果表明,在发动机工作条件下膏体富燃料推进剂的流动特性与幂率流体非常接近,可采用幂率流体层流流阻计算公式对试验管路内的流动损失进行估算,误差小于3%。通过增压压力较小的调节可获得较大的推进剂流量变化,具有调节系数大的特点,调节的响应时间随着推进剂粘性的增大而增大。     

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.     

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.     

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。     

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。     

基于巴格利修正的膏体推进剂本构方程

在膏体推进剂本构方程测定拟合过程中,引入巴格利(Bagley)修正方法,根据巴格利修正参数进行误差修正重新拟合本构方程,用于减小膏体推进剂粘度带来的实验误差。引入的巴格利修正方法将拟合得到的带有8%左右误差值的本构方程修正减小到误差2%,由求得的本构方程得到的函数曲线与实验测量值吻合较好。结果表明,巴格利误差修正方法效果明显,在一定程度上提高了膏体推进剂本构方程的精度。     

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。     

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.     

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.