嵌银丝端燃药柱燃气发生器理论性能分析

为了研究嵌入金属丝后端燃药柱燃速的变化规律,探讨嵌金属丝端燃药柱燃气发生器应用于非壅塞固体火箭冲压发动机中的可行性。采用编制的零维内弹道程序,对嵌银丝端燃药柱燃气发生器的理论性能进行了分析。算例结果显示:嵌入银丝能有效提高推进剂的燃速;设计稳态段较长的内弹道曲线是嵌银丝端燃药柱燃气发生器应用于非壅塞固体火箭冲压发动机中的关键。     

某燃气发生器初始压强峰异常分析及改进

某燃气发生器高温性能考核试验时,在点火过程中出现了初始压强峰值过高的异常现象。为了确定故障的原因,依据内弹道性能计算归纳出可能影响初始压强峰异常的五个因素。从定性和定量两方面对五个因素进行分析,确定造成故障的因素是药柱初始燃面设计值偏高及点火器工作时的"烘烤"效应、点火冲击所产生的影响,并提出了相应的改进措施。试验结果表明,改进后燃气发生器工作正常,措施有效。     

冲压-火箭的固体推进剂燃速控制实验研究

为了得到10,000N-s/kg以上的比冲,本文对冲压发动机高金属含量的贫氧固体推进剂的燃速控制进行了试验研究。运用了一般固体推进剂中所使用的方法(控制组份粒度和利用催化剂来促进、抑制氧化剂分解反应)控制了这类富燃推进剂的燃速,在4～7MPa燃烧室压力下,燃速通常为3mm/s。采用细颗粒组份和三氧化二铁催化剂配制的高燃速燃料可用于初级火箭发动机(燃气发生器)中的端面燃烧型的药柱,而由粗颗粒和氟化锂(LiF)配制的低速燃料则用于内孔燃烧型药柱。对以HTPB粘合剂为基础,添加含有硼的10％镁铝合金并以过氯酸铵或过氯酸钾为氧化剂的燃料的研究结果表明,1) 端面燃烧药柱,在7～10MPa燃烧室压力下,燃速为10mm/s;2) 内孔燃烧装药,在2～3MPa燃烧室压力下,燃速为15mm/s。燃气发生器中的燃烧产物大多数细的足以通过喷管,而且,温度很高足以在补燃室中自动二次点火     

高低燃温组合推进剂下喷管壁面温度边界层影响规律

为了获得高低燃温组合推进剂下喷管温度边界层的影响规律,建立了四个物理模型,通过使用不同的低燃温推进剂、不同的质量分数来分析低燃温燃气对喷管温度边界层的影响。结果显示,在靠近喷管喉衬位置喷入低燃温燃气时,仅需少量低燃温推进剂就能很好的降低喷管表面边界层的温度;而在远离喷管喉衬部位时,即使使用较大的质量分数,喷管边界层的降温效果也不明显。喷管温度边界层的降低受低燃温燃气温度、质量分数、低燃温燃气进口位置以及进口直径影响。     

弹射系统用的燃气发生器

本文介绍了潜地弹道导弹用的燃气蒸汽式弹射装置,主要介绍使用固体燃料燃气发生器的燃气蒸汽系统。文中还介绍了利用第一级固体燃料药柱燃烧生成物的可能性,也就是说,把这种发动机作为燃气发生器来利用。     

固体推进剂燃气发生器燃烧规内视研究

应用Ｘ射线高速实时荧屏分析技术（ＲＴＲ）对燃气性器内固体推进剂的燃烧规律进行了内视研究，分析了推进剂药柱结构参数与内弹道性能之间的关系，运用图像处理技术，分析了Ｕ型结构药柱在燃烧过程中的级间转换现象及其影响因素和圆柱形装药燃烧与内弹道之间的关系。获得了在工作条件下推进剂记燃速和绝支炭化侵刨速率，为进一步优化装药及磁结构参数，提高燃气发生器工作可靠性提供了实验依据。     

固体火箭发动机Ⅱ脉冲点火过程流固耦合分析

针对双脉冲固体火箭发动机点火过程,采用流固耦合方法研究了Ⅱ脉冲发动机点火时的流场和装药结构的力学响应,分析了点火燃气、装药及隔层之间的相互流固耦合作用。结果表明:Ⅱ脉冲发动机点火后,燃气使发动机内压强增大,隔层与药柱轴向通道形成先收敛后扩张的形状,对燃气流动和压强分布产生一定影响; Ⅱ脉冲药柱在0.36 ms被局部点燃,在0.93 ms时被全部点燃; Ⅱ脉冲药柱内表面变形先增大后减小,在中间位置和尾端位置呈现一定波动性; 在Ⅱ脉冲发动机增压阶段,隔层尾部受力继续增大直至破坏开裂。     

小型传爆装置慢燃实验及数值计算

为了研究引信传爆管在烤燃作用下的热响应规律,设计了聚黑-14C（JH-14C）的小尺寸传爆管慢烤实验。对JH-14C进行差示扫描分析得到其热分解动力学参数,并结合引信传爆管的烤燃实验和数值模拟结果,确定了JH-14C的活化能与指前因子分别为2.04×10⁵ J/mol、5.59× 10¹⁷ s^-1. 通过对4种不同升温速率下引信传爆管的烤燃过程进行数值计算,结果表明：烤燃装置点火时,传爆药柱先起爆,冲击波经管壳衰减后使导爆药柱发生爆炸;不同升温速率下,传爆药柱内部形成的点火位置不同;随着升温速率的增加,点火位置由传爆药柱中心向其边缘转移,但点火温度变化不大。     

三组元推进剂动力系统固体药柱技术研究

对采用的星型结构药柱进行了内弹道计算和燃温理论计算,通过试验测定了药柱的燃烧温度,解决了包括药柱配方选择,药型选择,燃温控制,结块控制及包覆层设计等技术关键及难点,通过试验验证了设计效果。     

自由装填药柱点火冲击载荷数值仿真研究

采用数值仿真技术针对自由装填固体火箭发动机装药在点火燃气冲击作用下的药柱载荷特性进行了分析研究。研究结果表明,点火压强越大、点火具喷口直径越大、点火具出口端面与药柱端面距离越大,点火初期冲击载荷作用越剧烈。这一研究结果为装药结构完整性分析研究和该类发动机点火具设计提供依据。     

冲压火箭燃气发生器在风洞试验中的加热

利用风洞试验的方法,在高的气流总温下,研究了冲压火箭固体药柱及其点火器温度的升高过程。装有药柱的燃气发生器位于冲压发动机进口扩压锥内,并被流过发动机的空气加热。直径200毫米的试验发动机,在风洞中2.5马赫数的自由气流下,试验了一分钟。测量结果并未显示出有不可忍受的高的加热速率。但是,试验后达到的高温,要求发动机试验方法须作些改进。     

带有中心点传火管的燃气发生器两相流数值模拟

建立带有中心点传火管的燃气发生器的两相流数学模型。针对中心点传火管的点传火过程采用了一维两相流数学模型,管式燃气发生器的能量释放过程建立了二维两相流数学模型,通过气固交换建立了二者的耦合作用,并采用Mac Cormack 预估校正二步显格式编制了内弹道计算软件,进行了仿真计算,仿真计算结果与试验结果符合良好,验证了模型的正确性,为管式燃气发生器的结构设计及优化提供了理论基础;同时根据仿真结果对管式燃气发生器的能量释放过程进行了分析,结果表明均匀一致的点火条件是管式燃气发生器平稳释放能量的前提,点火能量的均匀释放才能保证燃气发生器内火药燃烧过程可靠,能量释放过程可控。     

冲压发动机助推段压差分析

全状态点火试验是固冲发动机工作和性能参数测试的主要手段,也是冲压发动机在地面发射前的重要验证试验。冲压发动机点火瞬间助推器和燃气发生器存在较大的压强差,可能对石墨喷口、燃气流量调节舱造成破坏。文中从瞬态压强变化的角度,研究了点火瞬间助推器和燃气发生器的压强平衡过程并与试验结果进行了对比。结果表明,点火过程中会存在短暂的反向压强差,在结构设计时应考虑双向限位措施。     

二羟基乙二肟型低燃温低燃速燃气发生剂的研究

综述了国内外二羟基乙二肟型低燃温低燃速燃气发生剂的研究概况，认为该发生剂作为能源和军品民用的一部分，将具有广阔的应用前景。     

升温速率对引信烤燃响应特性的影响

针对弹药在制造、存储、运输及实战等环境中遭受意外热刺激的问题,对不同升温速率下引信烤燃的热响应规律进行了研究。以1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)装药引信为研究对象,建立了考虑引信各部件热膨胀作用的烤燃计算模型,采用ANSYS Workbench软件对0.5 K/min,1 K/min,2 K/min,3 K/min,4 K/min,5 K/min和6 K/min七种不同升温速率下引信烤燃的热传导和热膨胀过程进行热力耦合计算,得到了引信的点火位置、点火时间、点火温度、形变量以及等效应力。仿真计算结果表明:随着升温速率的增加,点火位置由传爆药柱中心向传爆药边缘位置移动,最终出现在导爆药柱中;点火时间缩短,而变形量先增大后减小;传爆序列的最大等效应力均位于传爆药柱中;升温速率对点火温度的影响较小。     

影响底排药柱二次点火的参数研究

介绍了来流引射、不同点火位置及弹丸旋转对底排药柱二次点火影响的风洞模拟实验研究，获得了不同条件一的Ｐｂ－ｔ曲线及实际燃面状况，表明来流引射和点火位置是影响二次点火一致性的重要参数。     

基于药柱变燃速燃烧的底排减阻增程方法

为了深入研究底部排气弹减阻增程的特性,进一步提高弹丸的射程。针对国内某155 mm底排弹,建立了不同燃速燃烧的底排药柱、变燃速燃烧的包覆药柱和药柱包覆层位置的变化三种情况下的燃烧模型,模型中引入了燃速改变系数,并通过数值计算分析了其对底排弹减阻和增程的影响。结果表明,当燃速改变系数从0.7增加到1.2时,底排工作时间减少27.08 s,射程减少1.16 km,增程率减少3.86%;变燃速燃烧的药柱在内层采用高燃速燃烧,外层采用低燃速燃烧的增程率可达32.33%;对药柱分层燃烧位置优化后,在距药柱内环约1/4处有最佳射程39.76 km。因此,可以通过寻求底排药柱最优的分层位置,采用变燃速燃烧的方法来改善底排弹减阻增程特性,且这种方法具有普遍适用性。     

铅丹-硅系延期药柱的燃烧传播特性

采用高速摄像技术研究了铅丹-硅系延期药柱燃烧传播的动态特性,计算了药柱在不同压药压强下的位移及传播速度。结果表明:点火阶段和喷火阶段发生在药柱端部的2~3mm内,在内部压力作用下,燃烧产物向端部未反应区移动,为不稳定燃烧阶段;稳定燃烧阶段主要分布在药柱的中段,为层状和脉动燃烧特性,在药柱层切向和径向方向同时发生,并随着燃烧传播的进行而加剧,传播速度加快,发光区由暗红变至发白且周围有蓝色火焰;增加压药压强,药柱密度增大,点火和喷火端总长度减小,稳定燃烧阶段的燃速平衡位置平稳增大,波动变小。     

富燃燃气发生器在流量扰动下的压力响应特性

以某型富燃燃气发生器为研究对象,通过主动诱导方式在燃气发生器内部激发高频声波,分析燃气发生器中不同监测点位置在不同诱导频率下的压力响应特性。结果表明:流量扰动的加入并没改变燃气发生器在设计工作状态下的压力主频分布,但主频幅值会因扰动的加入而增大;燃气发生器中的扰流环将预混室与燃烧室隔离开,阻碍了纵向压力波向燃烧室的传播,且对高频压力波的阻尼作用更大;预混室与燃烧室有不同的声学特性,应独立分析预混室与燃烧室的压力响应特性。     

流量控制型燃气发生器的温度敏感度分析

对流量控制型燃气发生器使用压力指数不固定的推进剂时，根据初始温度确立了燃速的温度敏感度等参数的数学关系。该模型可用于端面燃烧式利用改变喉道面积进行流量控制的燃气发生器。提出了相对一定工作压力范围和燃料流量控制范围的计算例子。利用该结果可以鉴定满足要求的推进剂燃速特性。